способ получения высокоплотных водных шликеров на основе литийалюмосиликатного стекла

Формула изобретения

Способ получения высокоплотного водного шликера на основе литийалюмосиликатного стекла, включающий загрузку исходного сырья в виде гранулята стекла и мелющих тел в мельницу при соотношении 1:(3-4), введение в один прием расчетного количества воды, мокрый помол и стабилизацию шликера механическим перемешиванием с последующим добавлением НСl или NН₄Cl в количестве 1,0-2,0 мл на 1 л шликера, отличающийся тем, что загрузку исходного сырья производят в три этапа: сначала загружают 50-60% от расчетного количества, на втором и третьем этапах последовательно добавляют по 20-25% от расчетного количества, причем после каждой загрузки производят помол в течение 2-3 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении стеклокерамических изделий методом водного шликерного литья в пористые формы.

Известен способ получения водных шликеров из литийалюмосиликатного стекла, описанный в патенте Германии № 19622522, включающем сухой помол гранулята стекла или технологических закристаллизованных отходов стекла при соотношении стекла и мелющих тел из Al₂O₃ как 1:2, отсев фракций заданного гранулометрического состава (первая фракция - частицы менее 63 мкм, вторая фракция - частицы менее 7 мкм), смешивание данных фракций в требуемом соотношении с последующим введением в порошок воды, механическое перемешивание смесей для получения шликера.

Второй вариант получения водного шликера заключается в изготовлении грубозернистого порошка (фракция с частицами менее 63 мкм) путем сухого помола исходного сырья и отсева, получении тонкой фракции порошка в процессе мокрого измельчения исходного сырья с последующим вымораживанием воды, добавлении высушенного порошка к первой фракции с последующим введением воды и механическим перемешиванием.

К недостаткам данного технического решения приготовления водных шликеров из стекла литийалюмосиликатного состава для получения плотноспеченных стеклокерамических изделий относятся: многооперационность получения шликера и длительный процесс формования изделий; запыленность рабочих мест; трудоемкость отсева нужных фракций; низкая плотность получаемых шликеров; высокая вязкость шликеров; высокая пористость получаемых отливок; небольшие габариты получаемых изделий.

Данные недостатки способа обусловлены самой технологией получения литейных шликеров, когда в процессе сухого измельчения вновь образующиеся поверхности частиц исходного материала адсорбируют молекулы кислорода из атмосферы мельницы. Удалить этот адсорбционный слой в процессе последующего перемешивания порошков с водой не представляется возможным вследствие сильной молекулярной связи с поверхностью частиц. Эффект адсорбции кислорода свободной поверхностью частиц при сухом помоле вызывает разрыхление отформованных заготовок с увеличением их пористости (в данном техническом решении пористость отформованных заготовок находится в пределах 30%), что затрудняет их полное спекание, вызывает большие коробления и деформации заготовок при обжиге. Более того, чрезвычайно тонкий зерновой состав водных шликеров в известном техническом решении не обеспечивает получение крупногабаритных изделий.

Наиболее близким техническим решением является способ получения высокоплотных водных шликеров на основе литийалюмосиликатного стекла, описанный в патенте РФ № 2211810 и включающий загрузку исходного сырья в виде гранулята стекла или технологических отходов производства изделий и мелющих тел из Аl₂О₃ в мельницу при соотношении 1:(3-4), сухой помол в течение 30-60 минут, введение в один прием расчетного количества воды, мокрый помол и стабилизацию шликера механическим перемешиванием с последующим добавлением НСl или NH₄Cl в количестве 1,0-2,0 мл на 1 л шликера.

К недостаткам известного технического решения следует отнести его низкую производительность, так, например, среднестатистическая длительность помола литийалюмосиликатного стекла в шаровой мельнице V=300 л составляет 20-24 часа (1,5-1,8 л/час).

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности при приготовлении высокоплотных водных шликеров литийалюмосиликатного стекла в шаровых мельницах.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ получения высокоплотного водного шликера на основе литийалюмосиликатного стекла, включающий загрузку исходного сырья в виде гранулята стекла и мелющих тел в мельницу при соотношении 1:(3-4), введение в один прием расчетного количества воды, мокрый помол и стабилизацию шликера механическим перемешиванием с последующим добавлением НСl или NH₄ Cl в количестве 1,0-2,0 мл на 1 л шликера, отличающийся тем, что загрузку исходного сырья производят в три этапа: сначала загружают 50-60% от расчетного количества, на втором и третьем этапах последовательно добавляют по 20-25% от расчетного количества, причем после каждой загрузки производят помол в течение 2-3 часов.

Авторы экспериментально установили, что проведение поэтапной загрузки исходного сырья при помоле, когда первоначальная загрузка исходного материала составляет 50-60% от расчетного количества, а затем в два этапа производится дозагрузка мельницы по 20-25% каждый, причем после каждой загрузки производят помол в течение 2-3 часов, приводит к существенному увеличению производительности (с 1,5 л/час до 4 л/час) при приготовлении шликера литийалюмосиликатного стекла в шаровых мельницах.

Установлено, что предложенный порядок ведения помола обеспечивает интенсивное измельчение крупных частиц стекла в начальный период за счет существенного увеличения соотношения между сырьем и мелющими телами, которое достигает значения 1:(6-8). Такое увеличение доли мелющих тел приводит к резкому увеличению скорости помола. Так, например, уже через два часа после начала помола содержание частиц с размером 63-500 мкм составляет всего 0,5-1,0%. Дальнейшая двухступенчатая дозагрузка материала постепенно приводит соотношение сырье: мелющие тела к 1:(3-4), однако при этом, благодаря тому что к этому моменту первая партия сырья практически полностью смалывается, дальнейшая работа мелющих тел расходуется на разрушения вновь загруженных партий сырья.

Экспериментально установлено, что предложенный порядок ведения трехэтапного помола эффективен только в указанных процентных и часовых интервалах, т.е. при первоначальной загрузке исходного сырья в размере 50-60% от расчетного количества, и последующих двух дозагрузках по 20-25% каждый, а также помол в течение 2-3 часов после каждой загрузки. Отклонение от заявленных пределов в какую либо сторону приводит или к увеличению длительности помола или к образованию большого остатка не смолотого материала.

Реализация предложенного технического решения показана на следующих примерах.

Пример 1 (прототип). В мельницу с корундовой футеровкой загружали гранулят литийалюмосиликатного стекла с размерами частиц не более 15×15×5 мм и мелющие тела из Аl₂О₃ в соотношении 1:3. Загрузку воды в мельницу в количестве 14% от веса стекла произвели через 30 минут от начала сухого помола. Параметры шликера через 24 часа от начала помола приведены в таблице.

Пример 2. В мельницу с корундовой футеровкой загружали гранулят литийалюмосиликатного стекла с размерами частиц не более 15×15×5 мм и мелющие тела из Аl₂О₃. При этом масса загружаемого стекла составила 55% от расчетного количества стекла, полученного из соотношения стекло: мелющие тела =1:3. Загрузили воду в мельницу в количестве 14% от расчетного количества стекла. Через 3 часа после начала помола догрузили еще 22,5% от расчетного количества стекла, а еще через 2,5 часа еще 22,5% стекла. Параметры шликера через 8,5 часов от начала помола приведены в таблице.

Как следует из данных таблицы, предложенное техническое решение обеспечивает получение высокоплотных водных шликеров из литийалюмосиликатного стекла с существенно большей производительностью при сохранении их параметров на прежнем высоком уровне.

Источники информации

1. Патент Германии 19622522, кл. С03С 10/12, 1998.

2. Патент РФ № 2211810, кл. С03С 10/12, бюл. № 25, 10.09.2003.