ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ПРОНИЦАЕМОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
MIXTURE FOR MAKING POROUS PERMEABLE CERAMIC MATERIAL

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
38
501
06
81
(US 4885263, кл. C04B /, НКИ /, 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
2
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 м/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.
об
мин
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 / 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
SiO<sub>2</sub>
-
-
-
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, пм<sup>2</sup>
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