ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ПРОНИЦАЕМОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2009 года по МПК C04B38/00 C04B35/569 

Изобретение относится к керамическому материаловедению, в частности к получению пористых, проницаемых, керамических материалов для изготовления керамических фильтров и мембран для очистки газов и жидкостей от взвешенных частиц, пористых, керамических форм, используемых при литье и формовании керамических изделий.

Изготавливают эти материалы преимущественно с применением электроплавленного корунда и технического глинозема с введением порошковых добавок карбида кремния, металлического алюминия, оксида магния, диоксида титана, огнеупорной глины, каолина, кремнийорганических предшественников (А.с. СССР №698953, 02.06.78; SU 1620437, 08.12.88; RU 2033987, 31.01.92. Жуковская А.Е., Кортель А.А. и др. Огнеупоры, 1980, №5, с.51-55).

Большинство порошковых пористых материалов имеют значения общей пористости в пределах 25-40% и низкую проницаемую пористость.

Как правило, такие материалы с высокой пористостью имеют неудовлетворительные значения прочности и наоборот. Подобные материалы не могут быть использованы для изделий, работающих в условиях высоких давлений (например, мембраны) и непрерывных жестких термоударов, как, например, при регенерации пористых, проницаемых керамических элементов, используемых при очистке горячих отходящих газов.

Наиболее близким к заявляемому объекту по количеству отличительных признаков и решаемой технической задаче - прототипом - является шихта для получения пористого керамического материала, содержащая компоненты на сухой вес, мас.%:

Карбид кремния 50-97 Глинозем 1,2-21,8 Кремнезем 1,6-26,8 Бентонит 0,07-1,2 Полисахарид 0,13-0,2

(US 4885263, кл. C04B ³⁸/₀₆, НКИ ⁵⁰¹/₈₁, опубл. 05.12.1989).

Недостатком известной шихты является использование в качестве связки коллоидного кремнезема, не позволяющего увеличить термостойкость и прочность получаемого проницаемого керамического материала в присутствии добавок, формирующих количество и величину пор и их распределение.

Задачей изобретения является разработка шихты для изготовления пористого, проницаемого керамического материала, обеспечивающей достижение цели изобретения - повышение качества пористого керамического материала.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве монофракционного, тугоплавкого наполнителя используют карбид кремния, в качестве глинозема введен гидравлически твердеющий глиноземный компонент Alphabond 300, при соотношении компонентов шихты, мас.%:

Карбид кремния 88-92 Alphabond 300 2-5 Бентонит 1-2 Глина 4-6

Предлагаемый состав обеспечивает получение пористой, проницаемой, прочной и термостойкой керамики за счет образования определенного фазового состава материала, при введении высокодисперсного глиноземного компонента Alphabond 300, содержащего глинозем с удельной поверхностью 1350-1420 м²/г, и включает от 3 до 7% алкоголята алюминия и 5,5-7,5% окиси алюминия в гидратной форме. Количество Alphabond 300 определено из экспериментальных исследований, ниже 2% увеличивается технологическое время затвердевания при затворении водой, что требует дополнительных форм для получения заготовок, выше 5% происходит быстрое схватывание заготовок в пресс-форме, снижается пористость и проницаемость изделий.

Пример изготовления шихты.

Для изготовления шихты были использованы компоненты:

Карбид кремния марки F 220, фирма производитель SCK-SiC Gmbh, Германия;

Alphabond 300, германской фирмы «Almatis»;

Бентонит Болгарский ТУ 3-94-08-658-86;

Глина Печорская ТУ-561171-05.

Технология приготовления из предлагаемой шихты изделий состоит в следующем. Все компоненты шихты используют в состоянии коммерческой поставки. Первоначально расчетное количество порошков Alphabond 300, бентонит, глина смешивали в сухом виде в смесителе типа Айpиx при числе оборотов 4500-5000 ^об/_мин в течение 5 мин.

К полученной смеси добавляли расчетное количество карбида кремния и процесс смешения и гомогенизации осуществляют в течение 5 мин.

Для осуществления процесса формования в металлических формах или в резиновых формах в гидростате под давлением 80-100 МПА добавляют воду в количестве 4-5% сверх 100% от сухой массы. Отпрессованные изделия обжигают при 1300±50°С. Изотермическая выдержка при температуре обжига в зависимости от габаритов изделий составляет 2-3 часа.

Примеры составов шихты и характеристики проницаемых керамических фильтрующих элементов представлены в таблицах 1, 2.

Представленные характеристики изделий подтверждают техническую полезность и реализацию поставленной цели при использовании шихты для изготовлении пористых, проницаемых керамических фильтрующих элементов, используемых в промышленных фильтрационных процессах.

Таблица 1. Компоненты шихты Содержание компонентов, мас.% Шихта 1 Шихта 2 Шихта 3 Прототип Карбид кремния (50-60 мкм) 88 90 92 50-97 SiO₂ - - - 1,6-26,8 Глинозем (Alphabond 300) 5 3,5 2 1,2-21,8 Бентонит 1 1,5 2 0,07-1,2 Полисахарид - - - 0,13-0,2%

Таблица 2. Характеристика Предложенные технические решения Прототип 1 2 3 Пористость, % 47 53 63 38-45 Проницаемость, пм² 23 29 35 10-15 Прочность, МПА: 145 135 130 30-40 Термостойкость, кол-во теплосмен (1000±50)°С - охлаждение в воде >35 >35 >35 5-7

Изобретение относится к получению пористых проницаемых керамических материалов для изготовления керамических фильтров и мембран для очистки газов и жидкостей от взвешенных частиц, пористых керамических форм, используемых при литье и формовании керамических изделий. Шихта для получения пористого проницаемого керамического материала включает монофракционный карбид кремния, глинозем, бентонит и глину, причем в качестве глинозема введен гидравлически твердеющий глиноземный компонент Alphabond 300, при соотношении компонентов шихты, мас.%: карбид кремния 88-92, Alphabond 300 2-5, бентонит 1-2, глина 4-6. Технический результат изобретения - увеличение термостойкости и прочности пористого материала. 2 табл.

Шихта для получения пористого проницаемого керамического материала, включающая карбид кремния, глинозем, бентонит и глину, отличающаяся тем, что в качестве тугоплавкого наполнителя используют монофракционный карбид кремния, в качестве глинозема введен гидравлически твердеющий глиноземный компонент Alphabond 300 при соотношении компонентов шихты, мас.%:
Карбид кремния 88-92 Alphabond 300 2-5 Бентонит 1-2 Глина 4-6