Способ изготовления пористых керамических изделий

Союэ Соввтскии Социалыстическии Республик-Я ,51) М, Кл,33 6 .,(21) 233494вкнС 04 В 21/О ударстеенный комитетвата Министров СССРо делам изобретенийи открытий(43) Опубликовано 05,06,78, Бюллетень 2 (45) Дата опубликования описания 05.05.78 666,68) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЬ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ об изготовления пористыхелий, включающий смешениеолнителя и выгоракицей дополистирол), формование Известен споскерамических изогнеупорного напбавки (бисерныйи обжиг 1.Наиболее близким к изобретению являетс способ изготовления пористых керамических изделий, включаютций смешение выгорающей добавки с огнеупорным напопнителем и свя эукицим, формование, сушку и обжиг 121,Такими легко выгорающими доб ческий парафин, каменноугольный и тому подобныеВведение выг эмульсии поэво плавкими органиче авками могут бы стеарин, нафталин ипи нефтяной пе вещества. оракицей добавки пяет получить издескимиь техн кани недостатком указанных способоверавномерность распределенияй добавки в объеме огнеупорногото приводит к уменьшению прочносм фоль,мы является ,выготтаюш, б в Изобретение относится к технологии изготовления пористых керамических изделий и может быть использовано для получения теплоизоляционных огнеупорных материалов применяемых вметаллургических агрегатах например, для теплоизоляции сводов мартеновских печей. Цепью изобретения является повышениемеханической прочности изделий, а такжеполучение микропористых иэделий с равномерно распределенными в объеме керамики 5 порами,Указанная цепь достигается тем, что выгораюшую органическую добавку с температурой плавления 30150 С, диспергируютв жидком свяэуккцем при температуре выше О температуры плавления выгорающей органической добавки, а затем охлаждают притемпературе ниже температуры кристаллизации последней и полученную эмульсию смешивают с огнеупорным наполнителем, а сущя 15 ку осуществляют при температуре нижетемпературы плавления выгораккцей органической добавки.609735 4 3номерной микропористостью и регулируемымразмером пор в интервапе от 20 и 200мкм за счет того, что эмульсия в отличиеот твердой грубодисперсной выгорающей добавки может быть легко равномерно распределена в объеме исходной смеси, из которойформуются издения. Равномерность распределения пор и регулирование их размеровобеспечивают повьпиение механической прочности пористой керамики. 1 ОЭмульсию готовят следующим образом.К раствору связующего, нагретого до температуры выше температуры плавления (размягчения) выбранного в качестве выгораюшей добавки органического продукта, добавняют сначала поверхностно-активное вещество в количестве 0,05-0;2% от веса раствора, а затем при постоянном интенсивномперемешивании порциями вводят указанныйпродукт, который плавится и в жидком виде диспергируется, образуя эмульсию. Конкретные усновия диспергирования распнавненных органических продуктов - скорость ивремя перемешивания, температура раствора,концентрация поверхностно-активного вещества, соотношение диснергируемой органической фазы и дислерсионной среды и т. п.выбирают в зависимости от физико-химических свойств компонентов и от требуемыхконцентраций и диснерсности выгорающей добавки. После окончания диспергированияполученную эмуньсию, продолжая перемешивание, осаждают до температуры ниже температуры кристаннизации (застывания) органического продукта.Эмупьгирование органических продуктовв жидком состоянии обеспечивает получениевыгорающей добавки в виде частиц наиболееоптимальной сферической формы с дисперсностью 10 - 150 мкм, а охлаждение эмунь 40сии до кристаннизации (застывания) органического продукта способствует ее стабилизации, Так, например, 35%-ная эмульсияпарафина в растворе анюмохромофосфатнойсвязки, полученная описанным выше способом, проявина высокую стабильность и необнаружила заметных признаков расслоенияв течение несконьких недель,Выбор в качестве выгорающих добавок50органических продуктов. с температуройпнавнения (размягчения) в интервале от30 до 150 С сдепаи, исходя из следуюшихсоображений. Вещества с температуройпнавнения (раэмягчения) ниже 30 С могут55либо не отверждаться при охнаждении эмульсии до.комнатной температуры, либо распнавняться еще до отверждения керамики засчет теплового эффекта реакций взаимодействия раствора связующего с активнымкомпонентом огнеупорного напоннитеня. Жидкие эмупьсии в боньшинстве случаев не обнадают достаточной стабиньностью в результате слияния мелких жидких капень .в бонее крупные. Этот процесс не тонько не позвоняет регунировать размер пор в керамике, задаваемой дисперсностью выгорающей добавки, но и приводят к расслоению эмульсии, протекающей с тем боньшей скоростью, чем боньше разница уденьных весов диспергированного органического вещества и водного раствора связующего. Поэтому применение органических продуктов, плавящихся ниже 30 С, не обеспечиваетопреимуществ преднагаемого метода по сравнению с известным по причине получения нерегунируемой по размерам и распреденению в объеме материала нористости.Верхний предел температуры пнавпения (размягчения) выгорающих органических продуктов нимитируется температурами кипения растворов свяэуюших таких как растворы фосфорной кислоты, кисных фосфатов алюминия, магиия, хрома ини хпористого магния. В связи стем; что температура кипения указанных растворов составняет 150- 160 С, применение более тугопнавкихорганических продуктов не позволяет эмуньгировать последние в жидком распнавненноф состоянии, что также не дает возможности реализовать все преимушества преднагаемо го способа.Приготовнение пористых огнеупорйых изделий производят следующим образом. Смесь огнеупорных напоннитепей перемешивают с заранее приготовленной эмульсией органического продукта в растворе связующего и формуют, формование изделий производят обычными. методами-пнастичным прес- сованием ипи питьем, Особенностью преднагаемого способа понучения пористых керамических изделий является необходимость отверждения отформованной смеси при температурах ниже температурыплавления (раз,мягчения) органическихпродуктов, чтобы предотвратить .деформацию сферических частиц выгорающей добавки на стадии отверждения керамического каркаса издепий,Для реализации иизкотемпературиого схватывания керамики может быть использован чрезвычайно широкий круг активных компонентов, добавок, типов связующих и их сочетаний, выбираемых в каждом конкретном снучае, исходя из требований, предъявляемых к свойствам пористого керамического изделия. Низкотемпературное отверждение достигается с помощью гипса и различных типов цементов (в том числе и огнеупорных), затворяемых водой. Введение в состав огнеупорных напоннитеней окиси магния ини гидроокиси анюминия позволяетчасот 250 до 400 С - 50 55 час от 400 до 80(Л:-100 час60в выдержкой 2 час при конечной температу испоньзовать в качестве связующегокислые фосфатные растворы ини растворы,хлористого и сернокисного магния. Кроме1того в качестве связующего могутприменяться растворы основных соней анюминия (оксихнорида, оксинитрата), жидкое стекло, атакже истинные ипи конпоидные растворы,содержащие кремнекисноту, например, водно-спиртовыерастворы гидролизованного,этинсиниката ипи сипиказонь Оня отверждения керамики может применяться и сушкаотформованных издепий, но в этом снучаетемпература сушки должна быть на 10 о20 С ниже температуры плавления (размягчения) органического продукта, введенного в массу в виде эмульсии,После затвердевания иэдения его извлекают из формы, сушат в втечение 4-12 часпри температуре 60-10 Э С в зависимости. от размеров йзделия, его формы и количестова воды, введенной на стадии приготовления исходной смеси. Высушенное издениепомещают в печь и обжигают по заданнойпрограмме до требуемой температуры с выдержкой в течение 2-4 час при температуоре 600-800 С дпя понного выгорания органического продукта.Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ изготовления пористых огнеупоров, 30П р и м е р 1. В анюмохромофосфатноесвязующее (ТУ-18-166-73) плотностью1,4 г/см вводят при температуре 105 С0,2 вес, % анкинсуньфата аммония и порцияни при перемешивании нопастной мешал- Зфкой со скоростью 180 об,/мин, нефтянойпек с температурой размягчения 85 С воколичестве 40 вес.% от веса связующего.После полного эмуньгирования эмульсию,продолжая. перемешивать, охнаждают до фкомнатной температуры и выключают мешалку. Смесь, состоящую из 70 вес. % электрокорунда и 30% эбезженезненного циркона,затворяют понученной эмульсией и переносят в форму. Отформованное иэделие выдерживают 24 час при комнатной температуре и сушат 8 час при температуре 75 Сфв сушиньном шкафу, а затем извлекают изформы и обжигают, нагревая до температуоры 800 С со скоростью подъема температуры:от 75 до 250 пС - 40 градЖ ре. Издение после обжига обладает следуюшими свойствами:Прочность на сжатие, кг/см 80Удепьный вес, г/смЭ1,2Кажущаяся пористость,%Средний размер пор, мкм 60-100П р и м е р 2. В насыщенный растворд хнористого магния при температуре 98 С и скорости перемешиввния 200 об/мин вводят 0,1 вес % анкипсуньфата аммония и технический парафин в копичестве 30 вес.% от веса связующего, Эмульсию приготов- няют способом, описанным в примере 1. Смесь, содержащую корунд и окисьмагния в коничестве, обеспечивающем соотношение МЙ МССР т 1;1, затворяют понученной эмульсией и формуют. После схватывания отформованное изделие сушат 4-6 чвс подо вакуумом при температуре 60-80 С, в зао тем обжигают до температуры 1500 Со с выдержкой 4 час при температуре 700 С,Получаемые иэцепия характеризуются следующими свойствами;Прочность на сжатие, кг/см 68Удельный вес, г/смй 1,15Кажущаяся пористость, % 74Средний размер пор, мкм 30-50П р и м е р 3. Готовят водную эмульсию технического парафина, дня чего в воду добавляют О,1, вес % апкинсуньфата аммония и 30 вес. % технического парафина. Смесь нагревают до 98 С и перемешивают приоэтой температуре в течение 20 мин. Скорость перемешивания 200 об/мин, Эмульсию охлаждают, продонжая перемешивание, до комнатной температуры, посне чего мешалку выключают, Полученную эмуньсию вводят в шихту, содержащую 30 вес.% гниноземистого цемента марки 500(ГОСТ 969-66) и 70 вес. % шамота класса А с размером зерен 0,08-0,15 мм, Приготовненную массу формуют и оставляют в форме дня схва. тывания на 12 час. Поснесхватыввния иэцение извнеквютиз формы и обжигают, нагревая до температуры 1300 С со скоростьюподъема температуры от 20 С до 400 С 80 град/часы от 400 С до 1300 С 150 град/час и выдержкой 3 часа при 1300 С,Изделие после обжига обладает следующими свойствами:Прочность на сжатие, кг/см 1202Удельный вес Г/съем 1,4Кажущаяся пористость % 60Средний размер пормкм80-1 20П р и м е р 4, Жидкое стекно марки Б, модуль 2.31-2.6 (ГОСТ 82646) раэбавняют водой до соотношения 1:1, к раствору добавняют 0,05 вес.% поверхностноактивного вещества ОПи 40 вес,% нефтяно60977го пека. Смесь нагревают до 105 дС и перемешивают при этой температуре в течение 20 мин. Скорость перемешивания 150- 1 80 об/мин. Эмульсюо охлаждают, продолжая перемешивание до комнатной температуры, после чего мешалку выключают. Кварцевый песок крупностью 0,05-0,2 мм затворяют приготовленной эмульсией и переносят в форму. Отформованное изделие оставляют в форме для схватьвания на 24 час. После 10 схватывания изделие извлекак 1 т нз формы и обжигают,. нагревая до 1100 С со ско ростью подъема температуры 100 120 град/час и выдерживают 2 час при температуре 1100 С 15Изделие после обжига обладает следующими свойствамифПрочность на сжатир, кг/смУдельный вес, г/см 0,95Кажущаяся пористость,% 65 20Средний размер пор, мкм 15 О формула изобретенииСпособ изготовления пористых керамижских изделий, включакмпий смещение вы 25 горающей добавки с огнеупорным наполннтелем и связующим, содержащим поверхностно- активное вещество, формование сушку нобжиг, о тличающийся тем, что, с целью повьш 1 ения механической прочности и получения изделий с равномерно распределеннымн микропорамн, предварительно выгорающую органическую добавку с тем. пературой плавления 30-150 С диспергируют в жидком связующем при температуре вьппе темцературы плавления выгоравшей органической добавки, а затем охлаждают при температуре ниже температуры кристал лизации последней и полученную эмульсию смешивают с огнеупорным наполнителем, а сушку осуществляют при температуре ниже температуры плавления. выгорающей органической добавки.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР И 9209277, кл, С 04 В 21/061 1966.2, Авторское свидетельство СССР М 296731, кл. С 04 В 21/06, 1971.Составитель Л. ГостеваРедактор И, Квачадзе Техред Н, Бабурка Корректор М. ДемчикЗаказ 2950/17 Тираж 751 Подпнсчое ОНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4