Способ изготовления футеровки шаровых мельниц для получения водного шликера кварцевого стекла Российский патент 2023 года по МПК B02C17/00 

Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к изготовлению футеровки шаровых мельниц, используемых для приготовления водных шликеров для производства изделий из керамики на основе кварцевого стекла.

Известен способ изготовления футеровки шаровых мельниц для получения водного шликера кварцевого стекла (патент РФ № 2460582, МПК В02С 17/22, опубл. 10.09.2012 Бюл. № 25), включающий приготовление первичного водного шликера кварцевого стекла с плотностью 1,86÷1,91 г/см³, влажностью 13÷15%, тониной с остатком на сите > 63 мкм 4÷10%, введение и перемешивание зернистого наполнителя из обожженной кварцевой керамики или кварцевого стекла с размером частиц от 0,5 до 5,0 мм в количестве 20÷40% к твердой фазе шликера, формование керамической заготовки составной конструкции толщиной стенки 20÷40 мм способом водного шликерного литья или другим методом, ее подвялки при температурах 20÷100°С на воздухе и в сушильных шкафах, обжиг в электрических печах при Т_mах 1220+20°С в течение 1÷4 часов, подгонку элементов футеровки и их склейку, например, эпоксидной смолой, сверловка загрузочного люка, герметизация и упрочнение футеровки путем нанесения на наружную поверхность органополимера, а для больших размеров и органопласта, при этом в качестве органополимера можно использовать любые, например, эпоксидные смолы, эмали, лаки холодного отверждения, в качестве наполнителя в органопласт можно использовать стеклоткань, мешковину и др., установку футеровки в металлический барабан мельницы, ее центровку и фиксацию методом заливки в промежуток между футеровкой и металлическим барабаном гипсового раствора.

Недостатками указанного способа являются: формование керамических заготовок толщиной более 30 мм в течение длительного времени (более 24 часов), при этом набор на завершающих стадиях идет уже в основном за счет оседания более крупных частиц; наличие в шликере зернистого наполнителя из обожженной кварцевой керамики или кварцевого стекла с размером частиц от 0,5 до 5,0 мм в количестве 20÷40% к твердой фазе влечет за собой большую неоднородность свойств по объему отформованного элемента футеровки. Эта неоднородность более выражена при использовании шликеров с указанными в прототипе параметрами.

Кроме того, подвялка заготовок большой толщины при температурах 20÷100°С на воздухе и в сушильных шкафах зачастую приводит к их разрушению вследствие неоднородной усадки, а проведение обжига в указанном температурном интервале не обеспечивает получение заготовок необходимого уровня плотности, так как в качестве исходного сырья могут быть применены различные отходы производства изделий из кварцевой керамики (шликер, сырец, обожженный материал). Подгонка элементов футеровки без учета свойств самих заготовок, разброс которых, как было отмечено выше, может быть существенный. Использование в качестве клеящего вещества и основы для органопласта чистой эпоксидной смолы нецелесообразно ввиду ее достаточно низкой прочности и хрупкости, что особенно сказывается в конструкциях шаровых мельниц, испытывающих большие ударные нагрузки.

Все указанные выше недостатки не позволяют получить качественную футеровку шаровой мельницы, способную длительно эксплуатироваться для приготовления шликеров кварцевого стекла.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления футеровки шаровых мельниц для получения водного шликера кварцевого стекла (патент РФ № 2650308, МПК В02С 17/00, опубл. 11.04.2018 Бюл. № 11), включающий приготовление шликера кварцевого стекла с плотностью 1,86÷1,91 г/см³, тониной с остатком на сите 63 мкм 4÷10%, формование керамической заготовки составной конструкции толщиной стенки 20÷40 мм, ее подвялку и обжиг, подгонку элементов футеровки и их склейку, сверловку загрузочного люка, установку футеровки в металлический барабан мельницы, ее центровку и фиксацию методом заливки в промежуток между футеровкой и металлическим барабаном гипсового раствора. При этом перед началом подвялки заготовку накрывают чехлом из мешковины, выдерживают в течение не менее 24 часов, после чего досушивают без чехла в течение не менее 48 часов, обжигают. Обжиг осуществляют в два этапа: сначала при температуре 120÷200°С в течение 2÷3 часов, а затем при температуре 1130÷1250°С в течение 1÷4,5 часов. Скорость подъема температуры между первым и вторым этапом не должна превышать 300°С/час. Подгонку элементов футеровки осуществляют путем подбора обожженных заготовок, имеющих разницу значений плотности не более 0,02 г/см³.

Недостатком известного способа является то, что при склейке составных частей футеровки не учитывают геометрические особенности их внутренней поверхности. Геометрические особенности внутренней поверхности составных частей футеровки связаны с оснасткой для формования методом шликерного литья, которая состоит из влагопоглощающей матрицы, которая расположена в перфорированном корпусе и повторяет наружный контур футеровки, и сердечника, повторяющего внутренний контур изделия. Для свободного извлечения сердечника без повреждений набранной заготовки после окончания ее набора сердечник должен иметь конусообразную форму. В связи с этим внутренняя поверхность заготовки для футеровки имеет различные диаметры по высоте. Перед склейкой элементов футеровки необходимо измерять диаметры. Проводя склейку по наименьшему диаметру элементов футеровки, в процессе помола мелющие тела и кварцевое стекло будут перемещаться к торцам футеровки, вследствие, чего будут значительно быстрее изнашиваться и выходить из строя торцы футеровки, а сам процесс помола кварцевого стекла будет существенно увеличен из-за нарушения соотношения мелющих тел и кварцевого стекла, что может привести к увеличению содержания мелкой фракции с последующей негодностью приготовленного шликера для формования керамических заготовок.

Задачей настоящего изобретения является увеличение срока службы футеровки шаровых мельниц и улучшение качества приготавливаемого шликера за счет сокращение длительности помола кварцевого стекла.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ изготовления футеровки шаровых мельниц для получения водного шликера кварцевого стекла, включающий приготовление шликера кварцевого стекла с плотностью 1,86÷1,91 г/см³, тониной с остатком на сите 63 мкм 4÷10%, формование керамической заготовки составной конструкции толщиной 20÷40 мм, ее подвялку и обжиг, подгонку элементов футеровки и их склейку, сверловку загрузочного люка, фиксацию методом заливки в промежуток между футеровкой и металлическим барабаном гипсового раствора, при этом перед началом подвялки заготовку накрывают чехлом из мешковины, выдерживают в течение не менее 24 часов, после чего досушивают без чехла в течение не менее 48 часов, обжигают, обжиг осуществляют в два этапа: сначала при температуре 120÷200°С в течение 2÷3 часов, а затем при температуре 1130÷1250°С в течение 1÷4,5 часов, скорость подъема температуры между первым и вторым этапом не должна превышать 300°С/час, подгонку элементов футеровки осуществляют путем подбора обожженных заготовок, имеющих разницу значений плотности не более 0,02 г/см³, а в эпоксидную смолу добавляют кварцевый порошок в количестве 35÷45 мас.%, отличающийся тем, что после подгонки проводят измерение внутренних диаметров элементов футеровки, после чего осуществляют их склейку по наибольшим диаметрам элементов.

Авторами теоретически обосновано, что для увеличения срока службы футеровочных элементов шаровых мельниц и качества приготавливаемого шликера необходимо производить подгонку элементов футеровки с учетом их геометрических размеров, а именно по внутреннему диаметру.

Реализация предложенного технического решения представлена на следующих примерах.

Пример 1. Из шликера кварцевого стекла плотностью 1,86 г/см³, тониной с остатком на сите 63 мкм 10% формуют партию керамических заготовок толщиной 20 мм. После окончания формования, заготовки устанавливают на стеллаж и накрывают чехлом из мешковины, под которым они выдерживаются в течение 30 ч, после чего чехол снимают и производят выдержку в течение 50 часов. Обжиг высушенных заготовок осуществляют в два этапа: сначала при температуре 120°С в течение 3 ч, а затем при температуре 1130°С в течение 4,5 часов, со скоростью подъема температуры между первым и вторым этапом 250°С/час. После обжига на полученных заготовках определяют плотность и подгоняют элементы футеровки таким образом, чтобы разность значений плотности была не более 0,02 г/см³. После проводят измерение внутренних диаметров элементов футеровки. Затем осуществляют склейку элементов футеровки по их наибольшим диаметрам, что делает элементы футеровки более герметичными. В качестве основного клеящегося вещества используют эпоксидную смолу с добавкой кварцевого порошка в количестве 35 мас.%. После чего в полученном таким образом футеровочном барабане производят сверловку загрузочного люка, а сам барабан устанавливают в металлический каркас мельницы, его центруют и фиксируют методом заливки в промежуток между футеровкой и металлическим барабаном гипсового раствора.

Пример 2. Из шликера кварцевого стекла плотностью 1,91 г/см³, тониной с остатком на сите 63 мкм 4%, формуют партию керамических заготовок толщиной 40 мм. После окончания формования, заготовки устанавливают на стеллаж и накрывают чехлом из мешковины, под которым они выдерживаются в течение 30 ч, после чего чехол снимают и производят выдержку в течение 50 часов. Обжиг высушенных заготовок осуществляют в два этапа: сначала при температуре 200°С в течение 2 ч, а затем при температуре 1250°С в течение 1 ч, со скоростью подъема температуры между первым и вторым этапом 250°С/час. Дальнейшие операции проводились по аналогии с примером 1.

Пример 3. Из шликера кварцевого стекла плотностью 1,89 г/см³, тониной с остатком на сите 63 мкм 6%, формуют партию керамических заготовок толщиной 35 мм. После окончания формования, заготовки устанавливают на стеллаж и накрывают чехлом из мешковины, под которым они выдерживаются в течение 30 ч, после чего чехол снимают и производят выдержку в течение 50 ч. Обжиг высушенных заготовок осуществляют в два этапа: сначала при температуре 180°С в течение 2,5 ч, а затем при температуре 1200°С в течение 3 ч, со скоростью подъема температуры между первым и вторым этапом 250°С/час. Дальнейшие операции проводились по аналогии с примером 1, 2.

Способ изготовления футеровки шаровых мельниц позволяет исключить преждевременное разрушение боковых элементов футеровки и таким образом, увеличить срок службы футеровки, а также сократить длительность помола кварцевого стекла за счет соединения элементов футеровки по их наибольшим диаметрам.

В таблице приведены сравнительные данные изделий по прототипу и предлагаемому техническому решению.

Таблица

Способ изволения Срок службы Длительность помола По прототипу 57 циклов 33 ч По предложенному решению 71 цикл 22 ч

Изобретение относится к области изготовления футеровки шаровых мельниц. Предложен способ изготовления футеровки шаровых мельниц для получения водного шликера кварцевого стекла, включающий приготовление шликера кварцевого стекла, формование керамической заготовки составной конструкции, ее подвялку и обжиг, подгонку элементов футеровки и их склейку, сверловку загрузочного люка, фиксацию методом заливки в промежуток между футеровкой и металлическим барабаном гипсового раствора. После подгонки проводят измерение внутренних диаметров конусообразных элементов футеровки, после чего осуществляют их склейку по наибольшим диаметрам конусообразных элементов. Склейку элементов футеровки осуществляют эпоксидной смолой, в которую добавляют кварцевый порошок. Изобретение обеспечивает увеличение срока службы футеровки, а также уменьшение длительности помола кварцевого стекла. 1 табл.

Способ изготовления футеровки шаровых мельниц для получения водного шликера кварцевого стекла, включающий приготовление шликера кварцевого стекла с плотностью 1,86-1,91 г/см³, тониной с остатком на сите 63 мкм 4-10%, формование керамической заготовки составной конструкции толщиной 20-40 мм, ее подвялку и обжиг, подгонку элементов футеровки и их склейку, сверловку загрузочного люка, фиксацию методом заливки в промежуток между футеровкой и металлическим барабаном гипсового раствора, при этом перед началом подвялки заготовку накрывают чехлом из мешковины, выдерживают в течение не менее 24 ч, после чего досушивают без чехла в течение не менее 48 ч, обжигают, обжиг осуществляют в два этапа: сначала при температуре 120-200°С в течение 2-3 ч, а затем при температуре 1130-1250°С в течение 1-4,5 ч, скорость подъема температуры между первым и вторым этапами не должна превышать 300°С/ч, подгонку элементов футеровки осуществляют путем подбора обожженных заготовок, имеющих разницу значений плотности не более 0,02 г/см³, при этом склейку элементов футеровки осуществляют эпоксидной смолой, в которую добавляют кварцевый порошок в количестве 35-45 мас.%, отличающийся тем, что после подгонки проводят измерение внутренних диаметров конусообразных элементов футеровки, после чего осуществляют их склейку по наибольшим диаметрам конусообразных элементов.