Композиция для получения кислотостойкого керамического материала

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТОСТОЙКОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Дятлова Евгения Михайловна Какошко Елена Станиславовна Шишканова Людмила Георгиевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Композиция для получения кислотостойкого керамического материала, содержащая аморфный кремнезем в качестве основы и добавки, отличающаяся тем, что в качестве аморфного кремнезема содержит кремнегель, являющийся отходом производства фтористого алюминия, а в качестве добавок содержит бентонит, нефелин-сиенит и пластификатор - сульфитно-спиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас.кремнегель 70,0-75,0 бентонит 12,0-16,0 нефелин-сиенит 9,0-13,0 сульфитно-спиртовая барда 1,0-4,0. Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к получению кислотостойкого керамического материала на основе аморфного кремнезема(кремнегеля), являющегося промышленным отходом. Предлагаемый материал может быть использован в качестве кислотостойкой футеровочной плитки для защиты аппаратов, работающих в условиях воздействия агрессивных сред. Известна сырьевая смесь для изготовления кислотостойких изделий, включающая(мас. ) жидкое стекло 30-40, высокодисперсный кремнезем 3-5, тонкомолотые отходы серы 8-25 и перлит - остальное 1. Однако химическая устойчивость изделий из данной массы недостаточно высока (около 90 ). Керамическая масса для получения химически стойких изделий содержит 40-60 кислотоупорных каменных пород (базальт, динас), 27-35 микрозаполнителя (молотый песок, шамот), 1-226 2. Недостатками этого керамического материала являются недостаточно высокая механическая прочность и высокое водопоглощение. 13780 1 2010.12.30 Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является шихта, содержащая (мас. ) аморфный кремнезем 70-74, полифосфат натрия 1-2, полиэфир 1-3, вода 2428 3. Свойства материала, полученного на ее основе, следующие объемная масса 1,82 г/см 3,прочность при сжатии 3,0 МПа, водопоглощение 13,2 , кислотостойкость к 85 серной кислоте 92,0 . К недостаткам материалов из такой шихты относятся невысокая механическая прочность, повышенное водопоглощение и низкая химическая устойчивость. В качестве основы в прототипе используется аморфный кремнезем природного происхождения (трепел, диатомит, опока, инфузорная земля), месторождения которого ограничены. Эти материалы подлежат добыче, механической обработке и очистке, в связи с чем они имеют повышенную стоимость. Задачей изобретения является повышение кислотоустойчивости и механической прочности, снижение водопоглощения материала, а также утилизация промышленных отходов. Поставленная задача достигается тем, что композиция для получения кислотостойкого керамического материала, содержащая аморфный кремнезем в качестве основы и добавки, отличается тем, что в качестве аморфного кремнезема содержит кремнегель, являющийся отходом производства фтористого алюминия, а в качестве добавок содержит бентонит, нефелин-сиенит и пластификатор - сульфитно-спиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас.кремнегель 70,0-75,0 бентонит 12,0-16,0 нефелин-сиенит 9,0-13,0 сульфитно-спиртовая барда 1,0-4,0. Кремнегель (аморфный кремнезем) - отход производства фтористого алюминия Гомельского химического завода, не имеющий кристаллической решетки. Усредненный химический состав кремнегеля характеризуется оксидом кремния (97 ) и фторидом алюминия 3 (3 ). Он представляет собой высокодисперсный продукт, не требующий дальнейшей обработки в производстве кислотостойкого материала. В настоящее время отходы практически не используются, а сбрасываются в отвалы. В качестве пластичной добавки используется бентонит в количестве 12-16 . При меньшем соотношении бентонита не обеспечивается требуемая пластичность массы, а большее количество бентонита снижает кислотостойкость и увеличивает стоимость изделий. Нефелин-сиенит в количестве 9-13 используется с целью снижения температуры спекания массы. Снижение количества нефелин-сиенита ниже 9 не обеспечивает спекание материала и низкое водопоглощение при требуемой температуре, а увеличение его сверх 13 снижает кислотоустойчивость материала. В качестве пластификатора применялась сульфитно-спиртовая барда с плотностью 1,2 г/см 3. Основной кристаллической фазой в полученном материале является кристобалит, который придает материалу высокую кислотоустойчивость. Для получения керамического материала готовились пять шихт, состав которых приведен в табл. 1. Таблица 1 Составы шихт Заявляемый состав шихты Запредельный состав шихты Сырьевые компоненты шихта 1 шихта 2 шихта 3 шихта 4 шихта 5 Кремнегель 70,0 72,5 75,0 65,0 78,0 Бентонит 16,0 14,0 12,0 20,0 10,0 Нефелин-сиенит 13,0 11,0 9,0 14,0 8,5 Сульфитно-спиртовая барда 1,0 2,5 4,0 1,0 3,5 Из указанных смесей путем смешивания готовили массу для полусухого прессования. Прессование опытных образцов осуществлялось на гидравлическом прессе при двусту 2 13780 1 2010.12.30 пенчатом давленииступень 6-8 МПа,ступень - 20-25 МПа. После прессования образцы высушивались в сушильном шкафу при температуре 70-90 С и затем обжигались при температуре 1050-1100 С. Сопоставительный анализ свойств заявляемого и известного составов керамического материала приведен в табл. 2. Из приведенных данных следует, что по сравнению с прототипом керамический материал из предлагаемого состава шихты имеет более высокие значения кислотостойкости(на 5-6 ) и механической прочности (на 35-40 ), при этом водопоглощение у него ниже на 30-50 . Таблица 2 Свойства керамического материала из заявляемого и известного состава шихты Заявляемый состав Запредельный состав шихты шихты Прототип Свойства материала 3 шихта шихта шихта шихта 4 шихта 5 1 2 3 Кажущаяся плотность, кг/м 3 1960 1850 1800 1760 2010 1820 Водопоглощение,4,0 4,9 7,2 3,6 10,9 13,2 Кислотостойкость к 8595,6 98,2 97,5 91,3 94,7 92,0 24,Прочность при сжатии, МПа 48,6 47,5 42,3 51,2 37,0 35,0 Керамический материал из предлагаемой шихты по своим физико-химическим свойствам не уступает известным кислотостойким материалам, в частности керамическим кислотостойким плиткам марки КС, изготавливаемым из глины, каолина и кварцевого песка 4. Свойства предлагаемого и базового материалов приведены в табл. 3. Таблица 3 Свойства предлагаемого и базового материала Кислотостойкая плитка КС Свойства Предлагаемый материал(базовый объект) Кислотостойкость,95,6-98,2 96,0 Водопоглощение,4,0-7,2 5,0 Прочность при сжатии, МПа 42,3-48,6 30,0 Предлагаемый материал может быть использован в качестве кислотостойкой футеровочной плитки для защиты аппаратов, работающих в условиях воздействия агрессивных сред. Источники информации 1. А.с.727593, МПК С 04 В 19/04, 1980 // Бюл.14. - 1980. 2. А.с. ЧССР 179643, МПК С 04 В 35/88, 1975 // Бюл.7. - 1975. 3. А.с.715548, МПК С 04 В 35/14, 1977 // Бюл.6. - 1980 (прототип). 4. Строительная керамика Справочник / Под ред. Е.П.Рохваргера. - М. Стройиздат,1976. - 495 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3