Способ получения высококонцентрированной муллитовой суспензии

(51)5 С 18 Б ТЕН ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный государственный институтнаучно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности(54) СПОСОБ. ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОЙ МУЛЛИТОВОЙ СУСПЕНЗИИ Изобретение относится к способам повышения седиментационной устойчивости высококонцентрированной муллитовой суспензии, которая может использоваться в качестве покрытий, мертелей и связующего при изготовлении фильтров, капселей и приготовления керамобетонов.Целью изобретения является повышение седиментационной устойчивости суспенэии.Цель достигается тем, что получение . суспензии (мокрый помол) осуществляют с введенным водным аммиаком, а стабилизацию полученной суспензии - в присутствии 1 ча-соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) (степень полимериэации 165) при следующем соотношении компонентов, мас.7 ь;Высококонцентрированнаямуллитовая суспензия 98,5 - 99,85 Водный аммиак 0,1-0,5(57) Изобретение может быть использовано для изготовления керамобетонных масс, покрытий, мертелей и огнеупорных фасонных изделий различного назначения, Сущность изобретения: высококонцентрированная муллитовая суспензия дополнительно содержит водный раствор аммиака, вводимый при мокром помоле, и 1 ча-соль карбоксиметилцеллюлозы (Ма-КМЦ) степенью полимеризации 165, вводимую при стабилизации суспензии, при следующем соотношении компонентов, мас.о: высококонцентрированная муллитовая суспензия 98,5-99.85, водный раствор аммиака 0,1 - 0,5, 1 ча-КМЦ 0,05 - 1,0. Седиментационная устойчивость повышена примерно в 3 раза. 2 табл,1 йа-КМЦ 0,05-1,0 Результаты проведенных исследований показали,.что введение при получении суспензий (мокром помоле) водного аммиака способствуетдиспергированию частиц и образованию дислокаций - разорванных связей на их поверхности, которые можно определить как активные центры, Данные активные центры - это координационно-ненасыщенные атомы алюминия, а также гидроксильные группы.Дальнейший механизм взаимодействия появившихся активных центров и введенной Йа-КМЦ при гравитационном перемешивании-стабилизации можно описать следующей схемой, Координационно ненасыщенные связи насыщаются введенной полимерной составляющей,тем самым происходит как бы прививка полимерных цепочек на поверхность дисперсных частиц, 18070405 10 15 20 цы через атомы алюминия и кремния, об имеющие ненасыщенные связи, появивши- рН еся эа счет разрушения при мокром помоле, ст через гидроксильные группы ОН и напрямую между собой, Находясь в состоянии ЗО но покоя до изготозления изделий, данные свя- ст зи удерживают частицы от осаждения (седи- ос . ментационная устойчивость), В то же время ст они легко разрушаются при стабилизации ме суспензии, позволяя в присутствии водного 35 80 аммиака снизить вязкость суспензии и со- ни кратить время ее подготовки к испольэова- Дл нию, чаПример реализации изобретения. кр В связи с отсутствием в прототипе тех ча нологических характеристик и данных по ни свойствам высококонцентрированной мул- вв литовой суспенэии они были получены экс- ме периментальным путем. раДля получения высококонцентрирован ск ной муллитовой суспензии использовали с синтетический муллит ТУ 14-8-450-85 или ра шамот муллитового состава (А 120 з 68 - 72%, вь 5102 28 - 32 ). упВысококонцентрированную муллитовую 50 ра суспензию получали мокрым помолом синте- оп тического муллита или шамота муллитового то состава (состав 1, табл. 1) фракцией 2,5 - 0 мм ос в шаровой мельнице с керамической (кварцевой) футеровкой объемом 100 л, корундовыми 55 ре мелющими телами - шары диаметром 20 - 30 че мм, Помол осуществляли с введенным вод- вя ным аммиаком (ГОСТ 3760-79), 2,Загрузку материала осуществляли в три. пе према. С первой порцией оО мао,ий мате- пю Таким образом, все частицы взаимосвязываются и в состоянии покоя в такой суспензии происходит образование коагуляционно-полимеризационных структур, на разрушение которых недостаточно гравитационных сил тяжести частиц суспензий. Поэтому за счет закрепившихся полимерных слоев повышается устойчивость суспензии,Из литературы известен способ повышения устойчивости алюмосиликатных дисперсий на основе глинистых минералов водорастворимыми полимерами, в частности Ма-солью карбоксиметилцеллюлоэы (йа-КМ Ц).Данный способ не позволяет увеличивать седиментационную устойчивость высококон центрирован ных муллитовых суспензий, так как поверхности дисперсных частиц глинисть 1 х минералов имеют отличное от муллитовых частичек кристалло-химическое строение. В муллитовых суспензиях Ма-КМЦ выполняет совершенно другую функцию, чем в глинистых минералах, а именно связывает дисперсные части риала вводили все расчетное количество аммиака - 0,1 мас,и всю воду, при этом влажность составляла 25 . Перед загрузкой мелющие тела, воду и материал разогревали до 80-90 С. Помол первой загрузки проводили до остатка на сите 0,063 мм 1-2 О(определение по ГОСТ 21216-81), после чего производили вторую загрузку - 25 мас.материала и диспергировали его до остатка на сите 0,063 мм 3 , значение рН при этом составляло 9,5, Третья загрузка материала; оставшиеся 25 мас.0 диспергировали до остатка на сите 0,063 мм 8 . После мокрого помола материала в полученную высококонцентрированную муллитовую суспензию (Сч=0,66) вводили йа-КМЦ 0,05 мас,и стабилизировали в объеме мельницы без мелющих тел методом ее вращения в течение б ч. Готовая высококонцентрированная муллитовая суспензия (сост- в 1, табл. 1) содержала 99,85 мас,% муллита (синтетический муллит или шамот муллитового состава); 0,1 мас.70 водного аммиака и 0,05 мас,.70 МаКМЦ, степень полимеризации 165, влажность составляла 18 , концентрацияъемной твердой фазы составляла 66 , =9,5, частиц размером 100-200 мкм соавляло 370 ,Определение устойчивости, т.е. склонсти к седиментационному расслоению чаиц суспензии, и образование твердого адка в состоянии покоя (старении) осущевляли по методике ВИО, В стеклянный рный цилиндр объемом 2 л и диаметром, мм заливали стабилизированную в течее б ч муллитовую суспензию в объеме 2 л, я исключения испарения влаги верхнюю сть цилиндра закрывали герметичной ы ш кой, Седимента ци он ное рассл оен ие стиц наблюдали визуально, а образовае плотного осадка определяли методом едения цилиндрического стержня диатром 5 мм, имеющего миллиметровую зметку, закрепленного на штативе и опуаемого с нагрузкой 0,02 Н/мм . Стержень равномерной скоростью опускался до упов верхний слой осадка, Разность междусотой столба суспензии и опущенного до ора стержня определяли как значение обзовавшегося осадка, Важно отметить, что ускаемый конец стержня был плоским для го, чтобы он не мог проникать в твердый адок.Технологическую готовность после стания (нахождение в состоянии покоя) в тение 24 ч определяли по условной зкости, показания которой снимали после 4 и б ч стабилизации - гравитационного ремешивания в объеме мельницы без мещих тел соответственно после выдержки1807040 0,05 - 1,0 Таблица Содериание, нас.В Компонент Высококонцентрирован"ная суспензия муллита 00 УУ,85 98,4 99,86 99,8 98,5 99,460,5 0,1 0,09 0,6 0,5 98,5 У 9,67ь Ов 5 0109 99,7 УУ.г 98, 7 98,5 0,2 0,3 0,5 0,5 О,1 Водный аммиак а-соль карбоксинетилцеллюпозы (аПЦ) 1,1 0,04 0,11 0,9 0,04 1,О 0,04 0,1 0,5 0,8 1,О 0,05 П р и и е ч а н и е. Составы 6-12 выходят за пределы заявляеного технического решения; Т а б л и ц а 2 Состав 9 10 11 1 г2 11 П рзто 1тип Свойства Вязкость суспенэии послестабилизации в течениебч,еЕ 18,о . 1 г,о 11,5 1 г,5 11,0 1 З,о 5,5 1 В,о 6,о . 17,о 17,5 18,о 7,о Вязкость суспензии, под"вергнутой старению (24 ч)и затем стабилизированнойв течение 2 ч,а 45 8 о 17 5 18 5 7 о 9 с з 4 о 37 о 39 5 з 6 о зо 5 з 5 о 37 о Вязкость суспензии, подвергнутой старению (24 ч) и затем стабилизированнойев течение 4 ч, Е 30,0 19, О 20,5 18, о 9,5 17, 5 31, О 29, 5 29, О 30, О 28, о 29, 5 30,5 Вязкость суспензии, подвергнутой старению (24 ч)и затем стабилизированнойв течение 6 ч,а Е 24, О 1 О, 0 1 1,5 1 О, 5 1 О, 0 1 ор 58, 0 19, 0 19 э 5 1 8 г 0 1 815 19,0 19,5 Величина плотного осадка суспензии за время старению (24 ч), мм Во 60 55 65 50 70 140 75 5 о 35 14 о 1 го 135 в состоянии покоя - старения эа 24 ч. Условную вязкость определяли на вискозиметре Энглера по методике, описанной О,К. Ботвинским и др. в кн. Лабораторный практикум по общей технологии силикатов и техническому анализу строительных материалов, М., 1966, с. 150 - 152.Примеры 2-12 (табл, 1) реализуются аналогично, Концентрация объемной твердой фазы для всех составов составляла 66%, частиц размером 100 - 200 мкм было 37%.Свойства и результаты испытаний высококонцентрированных муллитовых суспенэий приведены в табл, 2.В сравнении с прототипом использова. ние предлагаемого изобретения позволяет повысить седиментационную устойчивость высококон центрированных муллитовых суспензий в среднем в 3 раза, уменьшить вязкость суспенэии после стабилизации втечение 6 ч в среднем в 1,5 раза, уменьшитьвязкость суспензии после старения (выдержки в состоянии покоя) в течение 24 ч и последующей стабилизации в течение 2 ч в среднем в 2,5 раза, после 4 ч - в среднем в 1,6 раза и после 6 ч - в среднем в 2,3 раза, сократить время технологической подготовки суспензии к использованию: уже через 2 5 ч стабилизации - гравитационного перемешивания суспензия готова к использованию.Формула изобретения Способ получения высококонцентриро ванной муллитовой суспензии, включающий мокрый помол, стабилизацию суспенэии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости суспенэии, при мокром помоле 15 вводят водный раствор аммиака, а при стабилизации натриевую соль карбоксиметилцелл юлозы со степенью полимериэации 165 при следующем соотношении компонентов, мас %20 Высококонцентрированнаямуллитовая суспензия 98,5 - 99,85 Водный раствор аммиака 0,1 - 0,5 Натриевая соль карбокси- метилцеллюлоэы