СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ШЛИКЕРА
METHOD FOR PRODUCTION OF CERAMIC SLURRY

Изобретение относится к технологии тонкой керамики и может быть использовано при производстве фарфоро-фаянсовых изделий различного назначения.
3
Известен способ приготовления фарфоро-фаянсового шликера, включающий размалывание в шаровой мельнице каменистых материалов, воды и электролитов с последующим добавлением глинистых материалов. Помол ведется до остатка на сите №006 не более 2%. Влажность шликера составляет 29-36%, плотность 1760 кг/м, коэффициент загустеваемости 1,6-2,5. Далее после созревания шликер подают на формование литьем, а полученные отливки после сушки подвергают обжигу при температуре 1180-1280°С [Мороз И.И. Технология фарфоро-фаянсовых изделий. /И.И.Мороз. - М.: Стройиздат, 1984. - 334 с.].
Недостатками указанного способа являются высокая влажность, нестабильность литьевых характеристик шликеров, высокая усадка при сушке, что приводит к снижению качества и браку изделий.
3
Известен также способ приготовления керамического шликера по следующей технологии. Помол ведут с постадийной дозагрузкой компонентов. Плавень, отощитель и 5-10% всей массы глинистых компонентов, воду и кальцинированную соду загружают в шаровую мельницу и осуществляют помол до остатка на сите №0063 4-5%. После этого в мельницу загружают остальную часть глинистых компонентов и смесь жидкого стекла и гуминовой кислоты и помол ведут до остатка на сите №0063 1,5-2%. Шликер имеет следующие технологические параметры: влажность 34-35%, текучесть через 30 с 5,1-6,1 с, коэффициент загустеваемости 1,15-1,29. Керамический шликер имеет следующий состав, мас.%: глина - 61, каолин - 7, нефелиновый концентрат - 30 и плиточный бой - 2 [А.с. СССР 1240750, МКИ С04В 33/18. Способ приготовления керамического шликера / Л.С.Опалейчук, Р.С.Кривошеева, И.В.Озерова, O.K.Ангелопуло, В.Э.Аваков (СССР). - №3758410/29-33; заявл. 04.07.84; опубл. 30.06.86. Бюл. №24. - 2 с.].
Недостатком указанного способа являются высокая влажность, низкая плотность отливок и, как следствие, высокая усадка при сушке, снижение качества изделий.
Изобретение направлено на повышение плотности шликера и отливок на его основе, снижение усадочных явлений.
Технический результат по изобретению достигается тем, что глинистые компоненты, плавни и отощитель предварительно смешивают, гранулируют и подвергают термоактивации обжигом при температуре 900-1200°С с последующим охлаждением, а затем подвергают постадийному помолу в шаровой мельнице при влажности 16-20%. Сырьевая масса имеет следующий состав, мас.%: глинистая составляющая - 25-65; отощающие - 15-50; плавни - 0-40.
Пример. Каолин просяновский - 65 мас.%, кварцевый песок зиборовский -15 мас.% и полевой шпат вишневогорский - 20 мас.% (состав №2, табл.1) смешивают, гранулируют при влажности 18-20% и после сушки подвергают термоактивации обжигом при температуре 900°С с последующим охлаждением. Полученная термоактивированная масса подвергается мокрому помолу при влажности 20% до остатка на сите №0063 менее 2%. На первой стадии вводится до 70% массы и все необходимое количество воды, а затем - оставшееся количество термоактивированного материала. Изделия формуют литьем полученной суспензии в гипсовые формы, сушат и обжигают при температуре 1180°С.Физико-механические характеристики готовых изделий представлены в табл.2.
Аналогичным образом обрабатывались составы, представленные в табл.1, при температурах активации 800-1300°С (табл.2). Примеры №2, 7 табл.2 являются отрицательными.
Таблица 1Примеры составов сырьевых масс
№ состава
Содержание компонентов, мас.%
Глинистые
Отощающие
Плавни
1
65
15
20
2
50
25
25
3
50
50
0
4
25
35
40
Предварительная термообработка сырьевой массы при температурах от 900 до 1200°С способствует активации материала за счет процессов дегидратации глинистых минералов, а также полиморфных превращений кварца. Высокая плотность получаемой суспензии при удовлетворительных литьевых характеристиках способствует формированию наиболее плотной структуры отливки, что приводит к снижению усадочных явлений при сушке и обжиге и достижению показателей водопоглощения, характерных для фарфора (<1%).
Термообработка сырьевой массы при температурах ниже 900°С приводит к получению более высокоактивного материала за счет формирования промежуточной дегидратированной фазы, которая затрудняет процесс помола из-за интенсивного тиксотропного взаимодействия. При этом имеет место существенное снижение плотности отливки, рост усадочных явлений и снижение физико-механических характеристик готовых изделий.
При более высоких температурах предварительной обработки сырьевой массы (до 1300°С) происходит интенсивное формирование стеклофазы, деактивация формирующихся кристаллических фаз, что резко увеличивает время помола. При этом увеличивается влажность получаемого шликера, снижается плотность отливок.
Для еще большего снижения усадочных явлений и повышения плотности отливок предлагается введение в полученные литьевые системы стабилизированного дисперсного шамотного наполнителя.
Использование стабилизированного при повышенных температурах обжига дисперсного шамота, который вводится непосредственно в литьевую суспензию, позволяет еще более снизить усадочные явления (табл.3). Стабилизированный шамотный наполнитель имеет средний размер гранул около 50 мкм с водопоглощением 1-3%. Температура стабилизации гранул шамота должна быть на 20-100°С выше температуры обжига фарфоро-фаянсовых изделий.
Таблица 3Физико-механические характеристики полученных изделий
Содержание стабилизированного шамотного наполнителя
Влажность шликера, %
Плотность сухой отливки, кг/м<sup>3</sup>
После обжига при Т=1180°С
Линейная усадка, %
Водопоглощение, %
Предлагаемая разработка
0
16
1950
5,0
0,3
20
14.5
2000
4,0
0,5
40
12,8
2100
1,0
0,8
50
13,5
1950
2,0
0,9
60
16,5
1900
2,0
2,5
При увеличении содержания шамотного наполнителя до 40% происходит уменьшение влажности шликера, это способствует повышению плотности сухой отливки, снижению усадки при сушке и обжиге, а водопоглощение готовых изделий при этом не превышает 1%, что характерно для фарфоровых изделий. Введение 50% наполнителя является избыточным, так как ухудшает физико-механические показатели, но водопоглощение готовых изделий остается менее 1%. Введение 60% наполнителя из-за недостатка керамического связующего не позволяет получить изделия с водопоглощением, характерным для фарфора. Поэтому по п.2 устанавливается предельное количество вводимого стабилизированного шамотного наполнителя до 50%.
Предлагаемый способ позволяет сократить номенклатуру используемых сырьевых компонентов, стабилизировать технологический цикл, направленно формировать необходимый комплекс свойств литьевых шликеров и получать фарфоро-фаянсовые изделия с высокими физико-механическими характеристиками.