СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛИКЕРА ДЛЯ ЛИТЬЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD OF PRODUCING SLIP FOR CASTING CERAMIC ARTICLES

Изобретение относится к области приготовления керамического шликера, применяемого при производстве керамических изделий методом литья. Одной из наиболее важных задач в технологии приготовления литейного керамического шликера является обеспечение достаточной подвижности шликера при минимальной его влажности. Это достигается путем введения различных разжижающих добавок.
Из уровня техники известна разжижающая добавка для огнеупорных керамических систем по патенту РФ №2238921 «Комплексная разжижающая органоминеральная добавка для огнеупорных формовочных систем и способ изготовления материалов с ее применением». Известная добавка состоит из триполифосфата натрия и пластификатора СБ-5 при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%
пластификатор СБ-5
20
триполифосфат натрия
80
Недостатком аналога является недостаточная разжижающая эффективность.
В качестве прототипа принимается шликер для производства санитарно-керамических изделий, содержащий комплексную разжижающую добавку (Здоренко Н.М. «Реотехнологические свойства каолинитовых и каолинитгидрослюдистых глинистых масс с комплексной органоминеральной добавкой»: дис. канд. тех. наук: 02.00.11 / Н.М.Здоренко. - Белгород: БГТУ им. В.Г.Шухова. - 2009. - 140 с.), состоящую из триполифосфата натрия и суперпластификатора Белгородского на основе флороглюцина и фурфурола (СБ-ФФ) при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%
пластификатор СБ-ФФ
20
триполифосфат натрия
80
Недостатком прототипа является применение довольно дорогой добавки, которая не дает достаточной подвижности шликера при уменьшении его влажности и недостаточная прочность готовой продукции.
Технический результат изобретения - получение более дешевого керамического шликера с меньшей влажностью при сохранении его подвижности и повышение прочности готовой продукции.
Технический результат достигается за счет того, что способ получения шликера для литья керамических изделий включает в себя мокрый помол в шаровой мельнице глинистых материалов, отощающих и плавней с введением комплексной добавки, содержащей триполифосфат натрия и суперпластификатор, причем в качестве суперпластификатора используют суперпластификатор СБ-ФФ и, кроме того, в комплексную добавку дополнительно вводят гидроксид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
суперпластификатор СБ-ФФ
16
триполифосфат натрия
60
гидроксид натрия
24
Синтезируют СБ-ФФ следующим способом: из флороглюцина в присутствии NaOH готовят водный раствор, нагревая его до 50°C и перемешивая до полного растворения. Затем добавляют фурфурол и нагревают до 70°C. В результате поликонденсации флороглюцина с фурфуролом образуется 20%-ный раствор СБ-ФФ, который можно использовать как в виде раствора, так и в виде сухого порошка (после выпаривания и измельчения). СБ-ФФ относится к 4-му классу токсичности (малоопасные вещества).
Триполифосфат натрия и гидроксид натрия широко применяются в керамической и огнеупорной промышленности. Однако введение в керамической шликер триполифосфата натрия или гидроксида натрия в качестве индивидуальных добавок, как и введение СБ-ФФ, не приводит к столь эффективному разжижению шликера, как введение комплекса, содержащего триполифосфат натрия, гидроксид натрия и СБ-ФФ.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что шликер для литья керамических изделий включает в себя суперпластификатор СБ-ФФ и гидроксид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
суперпластификатор СБ-ФФ
16
триполифосфат натрия
60
гидроксид натрия
24
Введение в состав шликера дешевого гидроксида натрия, увеличившего его Ph, позволило уменьшить количество более дорогих суперпластификатора и триполифосфата натрия, не изменяя реологических параметров шликера, и повысить качество готовой продукции.
Для экспериментальной проверки эффективности данной добавки был приготовлен керамической шликер, который используют для производства санитарно-керамических изделий. Его компонентами являются: глинистые материалы 53 мас.%; отощающие 32 мас.%; плавни 15 мас.%.
В шликер вводили известную комплексную добавку, содержащую 0,02 мас.% СБ-ФФ и 0,08 мас.% триполифосфата натрия (состав 1), и новую комплексную добавку, содержащую 0,016 мас.% СБ-ФФ, 0,024 мас.% гидроксида натрия и 0,06 мас.% триполифосфата натрия (состав 2).
шл
Шликер готовили методом мокрого помола в шаровой мельнице. Подвижность шликера с влажностью W=32% оценивали по времени истечения 100 мл шликера после выдерживания его в покое в течение 30 с (первая текучесть) и в течение 30 мин (вторая текучесть). Определяли также коэффициент тиксотропии К (табл.1).
Из шликера отливали опытные образцы и обжигали при максимальной температуре обжига 1200°С (табл.2).
Таблица 1
Реологические параметры шликера
Состав шликера
Первая текучесть, с
Вторая текучесть, с
К
Скорость набора массы, г/см<sup>2</sup>·мин
1 (прототип)
16,0
19,0
1,2
0,090
2
13,0
15,5
1,2
0,091
2
Как видно из таблицы 1, шликер, содержащий разработанную комплексную добавку, по сравнению со шликером-прототипом, обладает большей подвижностью, что позволяет сократить его влажность при сохранении реологических параметров. Исследования показали, что разработанная добавка позволяет для равноподвижных шликеров сократить влажность с 32 до 29%. При этом увеличивается скорость набора массы до 0,11 г/см·мин, что положительно сказывается на технологическом процессе.
Таблица 2
Физико-химические свойства изделий после обжига
Параметры
Состав шликера
1 (прототип)
2
Кажущаяся плотность, кг/м<sup>3</sup>
2110
2180
Относительная плотность, %
81,2
84,0
Открытая пористость, %
1,9
1,5
Закрытая пористость, %
18,1
15,3
Водопоглощение, %
0,9
0,69
Прочность на сжатие, МПа
74,0
89,3
Увеличение плотности образцов, полученных из шликера, содержащего заявленную комплексную добавку (табл.2) обусловлено более плотной упаковкой частиц, что является результатом увеличения содержания дисперсной фазы в шликере. Более плотная однородная структура образцов благоприятно влияет на процесс спекания, в результате чего снижается пористость и увеличивается прочность готовых изделий, что значительно сокращает брак продукции на всех стадиях технологического процесса.
Из приведенного выше примера видно, что заявляемый способ позволяет получить дешевый керамический шликер с меньшей влажностью при сохранении его подвижности и повышение прочности готовой продукции. Таким образом, заявляемый технический результат достигнут.