СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ЦИРКОНА Российский патент 2010 года по МПК C01G25/00 B02C17/00 

Изобретение относится к производству огнеупорных и керамических материалов, а именно к получению тонкозернистых порошков, предназначенных для изготовления плотных и высокоплотных огнеупоров.

Известен способ получения мелкодисперсного циркона (патент США №436542, C01G 25/00, 1982 г.), заключающийся в том, что водный шликер из цирконового песка подвергают измельчению с помощью стальных мелющих шаров до размера менее 5 мкм, смешивают с азотной и соляной кислотой для очищения от железа, затем смешивают полученную суспензию с хлопьеобразователем и полученную агломерированную массу смешивают с фтористоводородной кислотой, растворяя компонент, находящийся в массе; полученный продукт промывают водой и высушивают, высушенный продукт состоит в основном из циркона ZrSiO₄. Недостатками известного способа измельчения циркона являются сложность, продолжительность и небезопасность процесса получения конечного продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ сухого измельчения циркона в шаровой мельнице с добавкой 0,2% мылонафта (статья «Исследование сухого помола циркона с целью изготовления плотных и высокоплотных изделий», ж. «Огнеупоры», 1975, №8, с.39-44). Недостатками прототипа являются:

- продолжительность помола;

- на определенном этапе помола происходит агрегация (т.е. «слипание » или укрупнение) наиболее дисперсных частиц, что, в свою очередь, останавливает помол;

- невысокий выход мелкой фракции:

частицы размером <2 мкм - 30%;

10-2 мкм - 26,5%;

>10 мкм - 43,5%,

намол железа (в пересчете на Fе₂О₃) составляет

для цирконовых мелющих тел - 0,12%,

для металлических мелющих тел - 1%.

Технической задачей изобретения является ускорение процесса измельчения, исключение агрегации частиц, уменьшение их размера, увеличение количества выхода мелких частиц в процессе помола и исключение намола железа.

Для достижения указанного технического результата предлагается способ получения мелкодисперсного порошка, включающий сухое измельчение в шаровой мельнице с корундовой футеровкой и корундовыми мелющими телами с добавлением поверхностно-активного вещества (ПАВ), представляющего собой смесь аммиака и гексаметилентетрамина в количестве не менее 0,5 мас.% при соотношении компонентов по объему 1:20.

Помол осуществляли по сухому способу в шаровой мельнице с корундовой футеровкой и корундовыми мелющими телами (шарами). Загрузка материала и шаров в мельнице составляла 30% от ее объема, а соотношение шаров и материала составляло 3:1.

Сначала измельчение частиц до размера 2-3 мкм осуществлялось без введения ПАВ. На этой стадии помол идет за счет перетирания частиц мелющими телами, т.к. частицы еще достаточно крупные и не агрегируют. При достижении частицами среднего размера 2-3 мкм наиболее мелкодисперсные частицы начинают слипаться, и помол замедляется. На этой стадии вводили ПАВ, в присутствии которого происходит дальнейшее дробление частиц. ПАВ вводится в количестве не менее 0,5% от веса измельчаемого материала. При снижении количества ПАВ менее 0,5% помол замедляется. При увеличении содержания ПАВ более 0,7% начинается агрегация и выход мелких частиц остается на том же уровне.

Смесь аммиака и гексаметилентетрамина вводится в виде водного раствора при соотношении компонентов по объему 1:20.

Увеличение количества аммиака в смеси, т.е. снижение количества гексаметилентетрамина, существенно замедляет процесс помола, а исключение аммиака из смеси приводит к уменьшению выхода мелкой фракции.

Намол железа в этом случае исключен, т.к. процесс осуществляется в мельнице с корундовой футеровкой и корундовыми мелющими телами.

Конкретные характеристики приведены в таблице.

Компоненты Продолжительность помола, ч. Содержание, % фракций, мкм Намол железа >5 5-1 <1 1 2 3 4 5 6 Аммиак + гексаметилентетрамин 1:20 по объему, (0,5% ПАВ) 47 9,1 18,4 72,5 нет Аммиак + гексаметилентетрамин 1:10 по объему, (0,5% ПАВ) 55 11 17 72 нет Гексаметилентетрамин без аммиака (0,5% ПАВ) 45 16,5 20,4 63,1 нет 0,1% ПАВ(Аммиак + гексаметилентетрамин 1:20 по объему) 69 10 18 72 нет 0,7% ПАВ(Аммиак + гексаметилентетрамин 1:20 по объему) 52 10,5 15,5 74 нет 1,0% ПАВ (Аммиак + гексаметилентетрамин 1:20 по объему) 50 9 19 72 нет Прототип с ПАВ 0,2% мылонафта   Содержание, % фракций, мкм Намол железа >10 10-2 <2 Металлические шары 70 28,4 30,2 41,4 1,0 Цирконовые шары 100 43,5 26,5 30,0 0,12

Вывод

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить тонкодисперсный порошок циркона фракцией менее 1 мкм с выходом до 72,5%, сократить время измельчения до 47 часов и исключить намол железа.

Изобретение может быть использовано для изготовления плотных и высокоплотных огнеупоров. Способ получения мелкодисперсного порошка циркона включает сухое измельчение циркона в шаровой мельнице с корундовой футеровкой и корундовыми мелющими телами. После достижения частицами размера 2-3 мкм вводят поверностно-активное вещество - смесь аммиака и гексаметилентетрамина в количестве не менее 0,5 мас.% при объемном соотношении компонентов в смеси 1:20 и продолжают измельчение до достижения размера частиц менее 1 мкм. Изобретение позволяет получить тонкодисперсный порошок циркона фракцией менее 1 мкм с выходом до 72,5%, сократить время измельчения до 47 часов и исключить намол железа. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения мелкодисперсного порошка циркона, включающий сухое измельчение циркона в шаровой мельнице с добавлением поверхностно-активного вещества, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют смесь аммиака и гексаметилентетрамина в количестве не менее 0,5 мас.% при соотношении компонентов в смеси 1:20.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь аммиака и гексаметилентетрамина вводят после измельчения частиц до размера 2-3 мкм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение производят в шаровой мельнице с корундовой футеровкой и корундовыми мелющими телами.