Сырьевая смесь для изготовления кислотостойких изделий

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КИСЛОТОСТОЙКИХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Дятлова Евгения Михайловна Какошко Елена Станиславовна Шишканова Людмила Георгиевна Ефимова Татьяна Николаевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Сырьевая смесь для изготовления кислотостойких изделий, содержащая аморфный кремнезем в качестве основы и добавки, отличающаяся тем, что в качестве аморфного кремнезема содержит кремнегель - отход производства фтористого алюминия, а в качестве добавок содержит глину огнеупорную и песок кварцевый при следующем соотношении компонентов, мас.кремнегель 70-75 глина огнеупорная 20-25 песок кварцевый 5,и, при необходимости, сверх того содержит до 5 мас.технического глинозема. Изобретение относится к области производства керамических материалов, в частности к получению керамических материалов для спаев с электровакуумными стеклами в стеклянных электродах. Получение такой керамики возможно в нескольких системах, в том числе 23-2(высококремнеземистая область). В системе 23-2 могут быть получены материалы с заданными свойствами при условии кристаллизации кристобалита и небольшого количества других фаз (кварца и муллита). Химический состав материалов в заданной системе обусловливает их высокую химическую устойчивость к кислоте. Большое влияние на фазовый состав материалов и их свойства оказывают вид и дисперсность применяемых исходных компонентов. Для синтеза материалов в данной системе может быть использована сырьевая смесь на основе как природного сырья (каолин, огнеупорная глина, кварцевый песок),так и химических веществ (аморфный кремнезем, кремнегель, технический глинозем). Известна сырьевая масса для получения химически стойких изделий, содержащая 4060 кислотоупорных каменных пород (базальт, динас), 27-35 микрозаполнителя (молотый песок, шамот), 1-226 1. Недостатками этого керамического материала являются недостаточно высокая механическая прочность и высокое водопоглощение. 14445 1 2011.06.30 Известна шихтовая композиция для изготовления строительных материалов, содержащая (мас. ) аморфный кремнезем 70-74, полифосфат натрия 1-2, полиэфир 1-3, вода 24-28 2. Недостатками такой композиции являются невысокая механическая прочность и низкая химическая устойчивость. Наиболее близкой к заявляемому изобретению по составу, назначению и совокупности признаков является сырьевая смесь для изготовления кислотостойких изделий, включающая (мас. ) жидкое стекло 30-40, высокодисперсный кремнезем 3-5, тонкомолотые отходы серы 8-25 и перлит - остальное 3. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного состава сырьевой смеси, принятой за прототип, относят то, что химическая устойчивость изделий из нее недостаточно высока (около 90 ). Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение кислотоустойчивости и механической прочности, обеспечение температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) более 9010-7-1, а также утилизация отходов производства фтористого алюминия. Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления кислотостойких изделий, содержащая в качестве основы аморфный кремнезем и добавку, отличается тем, что дополнительно содержит песок кварцевый и технический глинозем (сверх 100 ), а в качестве добавки - огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.аморфный кремнезем 70,0-75,0 глина огнеупорная 25,0-20,0 песок кварцевый 5,0 и технический глинозем 0-5,0. Аморфный кремнезем (кремнегель) - отход производства фтористого алюминия Гомельского химического завода, не имеющий кристаллической решетки. Усредненный химический состав кремнегеля характеризуется оксидом кремния (97 ) и фторидом алюминия 3 (3 ). Он представляет собой высокодисперсный продукт, не требующий дополнительной обработки в производстве кислотостойкого материала. В настоящее время отходы практически не используются, а сбрасываются в отвалы. Для обеспечения требуемых характеристик и прочных спаев со стеклом синтез керамики должен проводиться на основе высокорасширяющихся кристаллических фаз(ТКЛР 9010-7-1), количество которых довольно ограничено, особенно если учитывать требуемую химическую устойчивость к агрессивным средам, в том числе растворам фторидов. С целью достижения необходимых значений ТКЛР керамики в сырьевые смеси дополнительно вводился технический глинозем. Основной кристаллической фазой в полученном материале является кристобалит,придающий материалу высокую кислотоустойчивость. Для получения керамического материала готовились сырьевые смеси, состав которых приведен в табл. 1. Таблица 1 Состав сырьевых смесей Наименование сырьевых материалов Огнеупорная глина Кремнегель Песок кварцевый Технический глинозем (сверх 100 ) В качестве связующего для лучшего сцепления частиц порошка применялись клей ПВА и КМЦ. Все компоненты смешивали и измельчали до получения однородной шихты путем совместного сухого помола. Затем порошок увлажнялся до 8-10 . Для усреднения 14445 1 2011.06.30 состава по влажности масса протиралась через сито 1 и вылеживалась в течение суток. Перед формованием массу снова протирали через сито 1. Получение образцов осуществлялось методом полусухого прессования. Образцы прессовали на гидравлическом прессе, удельное давление прессования составляло 20-30 МПа. Сушка изделий велась в сушильном шкафу при температуре 1005 С до остаточной влажности 1,5 . Обжиг образцов осуществлялся в электрической печи при температуре 1200, 1250 и 1300 С со скоростью подъема температуры 200 С/ч и выдержкой при максимальной температуре 1 ч. Сопоставительный анализ свойств заявляемого и известного керамического материала приведен в табл. 2. Таблица 2 Свойства заявляемого и известного керамического материала Свойства материала Кажущаяся плотность, кгм 3 Открытая пористость,Водопоглощение,ТКЛР, 107-1 Кислотостойкость,Предел прочности при сжатии, МПа Коэффициент химической стойкости в растворе хлоридов и сульфатов (соотношение прочности первоначальной и через 6 месяцев) Заявляемая сырьевая смесь 1 2 3 1380 1400 1440 33,93 33,08 32,55 25 23,8 22,6 97 92 78 98,25 97,8 96,7 Как видно из таблицы, составы по изобретению по сравнению с прототипом обеспечивают повышение кислотостойкости керамического материала в среднем на 7 , предела прочности при сжатии - в среднем на 10 МПа. Полученные керамические материалы из заявляемых составов имеют необходимые значения ТКЛР, кислотостойкости и механической прочности, что предопределяет возможность их использования в качестве электролитических ключей для спаев с электродными стеклами, применяемыми в -метрических приборах. Источники информации 1. А.с. ЧССР 179643, МПК С 04 В 35/88 // Бюл.7. - 1975. 2. А.с. 715548, МПК С 04 В 35/14 // Бюл.6. - 1980. 3. А.с. 727593, МПК С 04 В 19/04 // Бюл.14. - 1980 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3