Способ получения алюминиевой пасты

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ПАСТЫ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Волочко Александр Тихонович Белов Иван Афанасьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения алюминиевой пасты, включающий диспергирование на воздухе стружки из алюминиевого сплава и последующее диспергирование полученного порошка в жидкой среде в присутствии гидрофилизатора и ингибитора коррозии, отличающийся тем, что в качестве сплава используют алюминиево-кремниевый сплав, диспергирование на воздухе ведут до получения порошка с размером частиц менее 500 мкм и соотношением объема частиц с размером менее 40 мкм к общему объему частиц 1(5-20), после чего из порошка удаляют фракционированием частицы с размером менее 40 мкм. Фиг. 1 Способ относится к порошковой металлургии и производству строительных материалов, в частности, к способам получения алюминиевой пасты (газообразователя) для смесей, водных алюминиевых пигментов. 10161 1 2007.12.30 В настоящее время для производства поробетона используется алюминиевая пудра,которая активно реагирует с известью с выделением водорода, формируя пористую структуру бетона. Алюминиевая пудра ПАП-1, ПАП-2 ГОСТ 5494-71 получается размолом алюминиевых частиц в среде защитных газов. Недостатком использования пудры является низкая экологичность (пыльность), взрывоопасность, плохая смачиваемость пудры водой, большой расход металла на изделие. Известен способ получения водной алюминиевой пасты, заключающийся в том, что в стандартные барабаны с алюминиевой пудрой подают водный раствор смачивателей и ингибиторов при одновременном погружении смешивающего винтообразного устройства шнекового типа 1. Недостатком способа является ограниченность объема смешивания, плохое смешивание у стенок барабана, отсутствие стабильности качества пасты. Известен способ получения алюминиевой пасты, включающий предварительное измельчение на воздухе дробленого алюминиевого сплава до определенной степени дисперсности и последующее диспергирование в жидкой среде в присутствии добавок 2. Недостатком способа является то, что для получения, таким образом, пасты необходимо в качестве основного сырья использование достаточно мелких частиц алюминия(пудры размером менее 50 мкм), которую получают распылением из расплава. Удельный расход энергии и затраты труда при этом достаточно высоки. В известном способе получения пасты также предусмотрена операция диспергирования пудры при большом содержании жидкой фазы (в 3-10 раз превышающей количество алюминиевой пудры), что требует дополнительной фильтрации суспензии. При использовании в качестве сырья стружечных отходов литейных алюминиевых сплавов, содержащих кремний до 12 , получение алюминиевой пасты известными способами не обеспечивает ее качество при формировании структуры поробетона. При взаимодействии со щелочью в водных растворах помимо выделения водорода по реакции алюминия 2326 Н 2 О 3232362 выделяется также водород по реакции кремния 22222. Это выделение является опасным, так как его максимум растянут во времени, что может приводить к разрушению материала поробетона. Из представленной на фиг. 1 кинетики газовыделения сплава алюминий - 12 кремния (АК 12) видно, что второй максимум выделения объема отмечен на 17-18 минуте, когда бетонная смесь уже подвержена схватыванию. Для синхронизации газовыделения и схватывания поробетона необходим такой газообразователь (алюминиевая паста), который быстро выделял водород, характеризовался высокой активностью и невысокой стоимостью. Задачей предложенного изобретения является повышение качества и снижение себестоимости алюминиевой пасты. Для решения этой задачи в способе получения алюминиевой пасты путем диспергирования на воздухе стружки из алюминиевого сплава и последующего диспергирования полученного порошка в жидкой среде в присутствии гидрофилизатора и ингибитора коррозии используют алюминиево-кремниевый сплав, диспергируют на воздухе до получения порошка с размером частиц менее 500 мкм и соотношением объема частиц с размером менее 40 мкм к общему объему частиц 1(5-20), после чего из порошка удаляют фракционированием частицы с размером менее 40 мкм. 10161 1 2007.12.30 Сущность изобретения сводится к тому, что при заявленном способе представляется возможным получить эффективный газообразователь из алюминиево-кремниевых сплавов путем уменьшения содержания кремния фракционированием (отсевом) пылевидной фракции менее 40 мкм, в которой, как показали исследования, содержится большее количество кремния. В таблице приведено характерное распределение содержания кремния для различных фракций порошков, полученных диспергированием на воздухе в дисковой мельнице 3 из стружки литейных алюминиевых сплавов АК 9, АК 12, АК 5 М 4 ГОСТ 1583-93. Таблица 1 Содержание кремния Размер частиц, мкмп/п в сплаве, мас.1000 500 315 100 20 5 1 АК 12 11,8 7,4 6,3 5,2 8,4 16,4 2 АК 9 9,2 7,2 5,1 4,8 8,0 14,2 3 АК 5 М 4 5,3 4,0 3,1 2,8 6,8 12,1 Обнаруженное явление обусловлено тем, что кремний, находящийся в элементарном виде в сплавах алюминия, склонен в большей степени измельчаться (выкрошиваться), чем пластичная алюминиевая матрица. В связи с этим представляется возможным частично выделить кремний, уменьшить его содержание в общем объеме на 30-60 путем механического диспергирования и отсева. Предварительное диспергирование на воздухе до фракции менее 500 мкм наиболее предпочтительно, так как позволяет осуществлять процесс без дополнительных средств защиты. Порошок при этом получается малоокисленным с высокой степенью активности,и при последующем диспергировании в жидкой среде получается недорогой газообразователь с высокими свойствами, удобный в применении. При использовании порошков перед диспергированием в жидкой среде более 500 мкм активность пасты невысокая, а время выделения газов продолжительное (табл. 2). Паста характеризуется коалисценцией и оседанием металлических частиц в процессе хранения. При этом процесс доизмельчения частиц в жидкой среде энергоемок. Процесс диспергирования на воздухе должен быть налажен таким образом, чтобы пылевидная фракция размером менее 40 мкм составила в общем распределении фракции порошков менее 500 мкм в соотношении 1(5-20). Таблица 2 Размер частиц Содержание Соотношение Свойства пасты перед мокрым фракций после фракции частицп/п диспергирова- диспергирования менее 20 мкм к Активность, Время выдением, менее менее 40 мкм,объему содержа ления, мин мкм мас.ния фракций 1 630 5 120 41,3 13,1 2 500 25 14 46,1 10,6 3 500 20 15 50,4 10,2 4 500 10 110 52,2 7,4 5 500 5 120 47,6 7,2 6 500 4 125 43,0 16,1 В пылевидной фракции сосредотачивается максимальное количество кремния. Кроме того, эта фракция в большей степени подвержена окислению, в результате чего активность порошков очень низкая. Поэтому при ее отсеве (удаление фракционированием) представляется возможным повысить качество газообразователя (алюминиевой пасты). При соотношении, выходящем за граничные условия 14 (табл. 2), существенно падает активность пасты, повышаются удельные затраты энергии, процесс диспергирования ста 3 10161 1 2007.12.30 новится достаточно сложным в осуществлении и многоступенчатым, что требует дополнительных средств защиты. При соотношении, выходящем за граничные условия 125 (табл. 2), длительность выделения газа высока, ее растянутость во времени оставляет опасность нарушить целостность поробетона при его схватывании. Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображен график кинетики выделения объема газа (водорода) во времени пасты, полученной из стружки алюминиевого сплава АК 12, на фиг. 2 изображен график кинетики изменения давления выделенного газа во времени пасты, полученной из стружки АК 12. Для получения алюминиевых паст предлагается опробованный на практике способ. Алюминиевые порошки получали из стружки алюминиевого сплава АК 9 ГОСТ 158393 методом механического диспергирования в дисковой мельнице 3 при зазоре между подвижным и неподвижным жерновами 300-400 мкм. Такой зазор обеспечивает получение порошка размером менее 500 мкм. Затем фракционированием с помощью стандартного набора сит ГОСТ 3583-73 отделялась фракция менее 40 мкм, ее количество в общем объеме составило 5 мас. . Порошки фракции - 50040 мкм загружались в шаровую мельницу МБЛ-2, одновременно загружались шары диаметром 20 мм в количестве 60 общего объема и 30 жидкой среды (раствора), состоящей из тосола (этиленгликоля),средств моющих синтетических порошкообразных (сульфанол и др.), веществ вспомогательных ОП-7 и ОП-10, карбамида (мочевины), буры, тринатрийфосфата, сульфата алюминия, стеариновой кислоты, олеиновой кислоты и воды. Диспергирование ведут до получения частиц, основная фракция которых составляет 510 мкм. При таком размере частиц выделение водорода от алюминия и кремния накладывается друг на друга без вредных последствий для формирования поробетона. В полученной алюминиевой пасте (газообразователе) определяли активность и фиксировали кинетику газовыделения (зависимость выделения объема газов во времени). Источники информации 1. А.с. СССР 425872 МПК С 04 В 22/04, 1972. 2. Патента 20020664 МПК С 04 В 22/04. 3. Патент 2034, МПК В 02 С 7/08, 2005. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4