СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА ЦИРКОНА
METHOD OF PREPARING FINELY DISPERSED ZIRCON POWDER

Изобретение относится к производству огнеупорных и керамических материалов, а именно к получению тонкозернистых порошков, предназначенных для изготовления плотных и высокоплотных огнеупоров.
4
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 ZrSiO. 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%,
2
3
намол железа (в пересчете на FеО) 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.