×
20.06.2013
216.012.4c25

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к производству строительных материалов и предназначено для изготовления керамических композиционных материалов широкой номенклатуры. Технический результат способа изготовления керамического композиционного материала заключается в существенном повышении его эксплуатационных характеристик, а именно прочности при изгибе. Достигается это тем, что в качестве кремнеземистого компонента используют полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники, которые измельчают с последующим выделением фракции -1+06 и -0,2+0,125 и смешивают в соотношении 2:1, перемешивают с минерализатором в виде криолита и матричным материалом химического состава, масс.%: 69,0 SiO, 9,0 AlO, 2,0 FeO, 6,0 CaO, 9,0 NaO и размерами зерен менее 0,042 мм, приготовленным из бентонита и стеклобоя в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, масс.%: полевошпатокварцевый или слюдистокварцевый песчаник 52-56; криолит 2-4, матричный материал 42-44. 4 табл.
Основные результаты: Способ получения керамического композиционного материала, включающий приготовление сырьевой смеси путем измельчения наполнителя в виде кремнеземистого компонента, его перемешивание с минерализатором и матричным материалом, увлажнение смеси, прессование заготовок, сушку и обжиг, отличающийся тем, что в качестве кремнеземистого компонента используют полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники, которые измельчают с последующим выделением фракции -1+0,6 и -0,2+0,125 и смешивают в соотношении 2:1, перемешивают с минерализатором в виде криолита и матричным материалом химического состава, мас.%: 69,0 SiOs, 9,0 AlO, 2,0 FeO, 6 CaO, 9 NaO и размерами зерен менее 0,042 мм, приготовленным из бентонита и стеклобоя в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:

Изобретение относится к производству строительных материалов и предназначено для изготовления керамических композиционных материалов широкой номенклатуры.

Известно керамическое стеновое изделие и способ его изготовления, включающий приготовление сырьевой смеси путем измельчения кварцевого песка, смешения с кальцийсодержащим компонентом и увлажнения, прессование заготовок, сушку и обжиг с изотермической выдержкой, отличающийся тем, что кварцевый песок измельчают до удельной поверхности 2000-7000 см2/г, увлажнение проводят раствором едкого натра и жидкого стекла с удельным весом 1,3-1,35 г/см3, при этом сырьевая смесь содержит, масс.%:

кварцевый песок 70-85
оксид кальция 5-10
едкий натр 5-10
жидкое стекло с удельным весом 1,3-1,35 г/см3 5-10,

а изотермическую выдержку проводят при 850-1000°С в течение 2-4 ч (Пат. РФ №2064910, МПК С04В 35/00, С04В 35/14 от 13.05.1994, опубл. 10.08.1996 г.). Недостатком известной массы является относительно невысокая прочность при изгибе в заявляемом диапазоне соотношений компонентов сырьевой смеси (от 25 до 70 МПа).

Наиболее близким к заявляемому является керамическое стеновое изделие и способ его изготовления (Пат. РФ №2135431, МПК С04В 35/14 от 01.12.1998, опубл. 27.08.1999 г.).

Сущность способа изготовления керамических изделий, преимущественно кирпича облицовочного, плиток широкого использования и тротуарных плит, включает приготовление сырьевой смеси путем измельчения кварцевого песка и перемешивание компонентов сырьевой смеси, содержащей кварцевый песок, вяжущее вещество и наполнитель, увлажнение смеси, прессование заготовок при давлении 7-15 МПа, сушку при 250-300°С и обжиг при 900-1000°С, отличающегося тем, что перед измельчением к части кварцевого песка добавляют вяжущее вещество - известково-натриевый полевой шпат, или доусенит, или нефелин в сочетании с боратом или галогенидом натрия при их соотношении от 0,5:1,5 до 1:1, проводят совместное измельчение кварцевого песка и вяжущего вещества до удельной поверхности 4000-7000 см2/г при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, масс.%:

молотый кварцевый песок 30-60
вяжущее вещество 5-10
наполнитель 3-15
немолотый кварцевый песок остальное

При этом прочность керамического изделия при сжатии достигнута в пределах 69-111 МПа, а прочность при изгибе - 23-42 МПа.

Однако данные физико-механических показателей керамического изделия, полученного по наиболее близкому к заявляемому способу, свидетельствуют о недостаточной прочности при изгибе керамической облицовочной плитки (23-42 МПа). Кроме того, недостатком является необходимость высокой степени измельчения кварцевого песка - 4000-7000 см2/г, что ориентировочно соответствует размеру частиц соответственно 25-13 мкм. Достижение высокой степени измельчения сопряжено со значительным увеличением длительности процесса помола и соответственно с ростом энергозатрат на измельчение.

Задачей предлагаемого способа изготовления керамического композиционного материала является существенное повышение его эксплуатационных характеристик, а именно прочности при изгибе.

В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.

Существенным признаком изобретения является то, что в качестве кремнеземистого компонента используют полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники, которые измельчают с последующим выделением фракции -1+06 и -0,2+0,125 и смешивают в соотношении 2:1, перемешивают с минерализатором в виде криолита и матричным материалом химического состава, масс.%: 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O и размерами зерен менее 0,042 мм, приготовленным из бентонита и стеклобоя в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, масс.%:

полевошпатокварцевый
или слюдистокварцевый песчаник 52-56
криолит 2-4
матричный материал 42-44

Полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники состоят из обломочного (53,8±7,8%) и регенерационного (8,7±2,3%) кварца, полевых шпатов (7,5±4,3%), обломков пород (6,7±4,1%), слюдисто-глинистых минералов (19,4±7,4%) с включением акцессорных минералов (апатита, циркона, турмалина, граната, редких обуглившихся растительных остатков). Полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники отличаются от кварцевого песка наличием в составе цементирующего материала, скрепляющего зерна кварца в сплошную плотную массу с раковистым изломом. Образование полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников связано с уплотнением и цементацией слюдисто-глинистыми минералами, что определяет их как достаточно прочную горную породу.

Высокие значения прочности при сжатии (до 120 МПа) и статического модуля упругости (2,5·104 МПа) предопределяют возможность использования полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников в качестве высокопрочного кварцевого каркаса (наполнителя) в структуре керамического композиционного материала в сочетании с матричным материалом на основе, высокопластичного бентонита и стеклобоя. Для совершенствования кристаллической структуры матрицы на стадии спекания в состав композиционного материала введен криолит, играющий роль минерализатора образования полезных кристаллических фаз в структуре матричного материала, существенно повышающих эксплуатационные свойства материалов.

Способ изготовления керамического композиционного материала реализуется следующим образом. Полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники подвергаются помолу в шаровых мельницах тонкого помола, последующему разделению на фракции -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм, смешиванию фракций в барабанном смесителе в соотношении 2:1 при общем содержании кремнеземистого компонента 52-56 масс.%. Далее в барабанный смеситель подается минерализатор в виде криолита (2-4 масс.%) и матричный материал химического состава, масс.%: 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O в количестве 42-44 масс.%, как предварительно измельченная до размера зерен менее 0,042 мм смесь бентонита и стеклобоя в соотношении 1:3.

Смесь прессуется при удельном давлении прессования 30-35 МПа, подвергается скоростному обжигу при максимальной температуре 1000°С. Физико-технические свойства композиционного керамического материала при различных соотношениях фракций -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников, при различном химическом составе матричного материала в зависимости от соотношения бентонита и стеклобоя в керамической массе, при оптимальном содержании матричного материала 43 масс.% и содержании криолита 3 масс.% представлены в табл.1.

Анализ данных таблицы 1 свидетельствует об оптимальных значениях следующих технологических параметров получения керамического композиционного материала:

- соотношение фракций полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм, в масс. долях - 2:1;

- химический состав матричного материала - 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6 CaO, 9 Na1O, обеспечиваемый соотношением бентонита к стеклобою 1:3.

При этих параметрах обеспечивается максимальная прочность при изгибе.

Физико-технические свойства композиционного керамического материала при соотношении фракций -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников в оптимальных пределах 2:1, при оптимальном химическом составе матричного материала, обеспеченном оптимальным соотношением бентонита и стеклобоя 1:3, при содержании криолита 3 масс.% и при различном массовом содержании матричного материала представлены в табл.2.

Таблица 2
Соотношение фракций полевошпато-кварцевых и слюдистокварцевых песчаников -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм, в масс. долях Соотношение бентонита и стеклобоя Химический состав матрицы, масс.% Содержание матричного материала, масс.% Прочность при изгибе, МПа
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 41 97
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 42 105
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 43 120
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 44 112
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 45 101

Анализ данных таблицы 2 свидетельствует об оптимальных значениях содержания матричного материала в пределах 42-44 масс.%. Уменьшение или увеличение содержания матричного материала приводит к некоторому ухудшению прочности при изгибе.

Физико-технические свойства композиционного керамического материала при соотношении фракций -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников в оптимальных пределах 2:1, при оптимальном химическом составе матричного материала, обеспеченном оптимальным соотношением бентонита и стеклобоя 1:3, при оптимальном массовом содержании матричного материала 43 масс.%, при содержании криолита 3 масс.% и при различном размере частиц матричного материала представлены в табл.3.

Анализ данных таблицы 3 свидетельствует о целесообразности использования размера частиц матричного материала в 0,042 мм. Необходимо отметить, что дальнейшее увеличение степени дисперсности до величин 0,030 мм приводит к некоторому росту прочности при изгибе. Однако достижение данной степени измельчения сопряжено со значительными затратами на измельчение.

Физико-технические свойства композиционного керамического материала при соотношении фракций -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм полевошпатокварцевых и слюдистокварцевых песчаников в оптимальных пределах 2:1, при оптимальном химическом составе матричного материала, обеспеченном оптимальным соотношением бентонита и стеклобоя 1:3, при оптимальном массовом содержании матричного материала 43 масс.%, при оптимальном размере матричного материала в 0,042 мм и при различном содержании криолита, представлены в табл.4.

Анализ данных таблицы 4 свидетельствует о целесообразности введения в состав керамической массы криолита в пределах 2-4 масс.%.

Техническим результатом заявляемого способа является существенное повышение прочности при изгибе обожженных образцов керамических композиционных материалов.

Таблица 4
Соотношение фракций полевошпато-кварцевых и слюдисто-кварцевых песчаников -1+0,6 мм и -0,2+0,125 мм, в масс. долях Соотношение бентонита и стеклобоя, в масс. долях Химический состав матрицы, масс.% Содержание матричного материала, масс.% Размер частиц матричного материала, мм Содержание криолита, масс.% Прочность при изгибе, МПа
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 43 0,042 1 95
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 43 0,042 2 116
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 43 0,042 3 120
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 43 0,042 4 128
2:1 1:3 69,0 SiO2, 9,0 Al2O3, 2,0 Fe2O3, 6,0 CaO, 9,0 Na2O 43 0,042 5 91

Способ получения керамического композиционного материала, включающий приготовление сырьевой смеси путем измельчения наполнителя в виде кремнеземистого компонента, его перемешивание с минерализатором и матричным материалом, увлажнение смеси, прессование заготовок, сушку и обжиг, отличающийся тем, что в качестве кремнеземистого компонента используют полевошпатокварцевые и слюдистокварцевые песчаники, которые измельчают с последующим выделением фракции -1+0,6 и -0,2+0,125 и смешивают в соотношении 2:1, перемешивают с минерализатором в виде криолита и матричным материалом химического состава, мас.%: 69,0 SiOs, 9,0 AlO, 2,0 FeO, 6 CaO, 9 NaO и размерами зерен менее 0,042 мм, приготовленным из бентонита и стеклобоя в соотношении 1:3, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-30 of 233 items.
10.06.2013
№216.012.48c6

Сетчатый свод

Изобретение относится к области строительства, в частности к сетчатому своду. Технический результат заключается в повышении жесткости и снижении трудоемкости изготовления и монтажа свода. Сетчатый свод содержит связанные между собой продольные и поперечные по отношению к продольной оси свода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484210
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.48c7

Шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме

Изобретение относится к области строительства, в частности к шарнирному узлу сопряжения деревянных элементов в ферме. Технический результат заключается в повышении несущей способности, прочности и исключении концентраторов напряжений. Узел включает сопрягаемые деревянные элементы с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484211
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.49c3

Способ определения смазывающей способности масел

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов, в частности к определению их смазывающей способности. В способе, заключающемся в том, что пробу масла постоянной массы нагревают в выбранном температурном диапазоне при атмосферном давлении в течение постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484463
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4d15

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке мощных пологозалегающих месторождений с применением техники непрерывного действия. Техническим результатом является снижение трудоемкости работ, повышение эффективности выемки запасов полезного ископаемого,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485315
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fbc

Оксидный катализатор для изомеризации легких бензиновых фракций

Изобретение относится к катализаторам изомеризации. Описан катализатор изомеризации легких бензиновых фракций, содержащий вольфрамированный диоксид циркония с добавками платины и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: ZrO=65,1-76,3; =23,4-32,1; AlO=0,1-2,6; Pt=0,2,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486005
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5043

Способ обработки осадков сточных вод

Изобретение относится к способам обработки осадков сточных вод, в том числе содержащих высококонцентрированные, эмульгированные нефтепродукты, и может быть использовано в промышленных предприятиях перед концентрированием осадков фильтрованием. Способ включает электрообработку асимметричным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486140
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.50c2

Способ переработки свинцово-цинковых концентратов

Изобретение относится к цветной металлургии. Предложен способ переработки свинцово-цинковых концентратов, включающий обжиг в атмосфере кислорода, подачу флюсов и углеродсодержащего восстановителя с получением шихты и последующее ее восстановление. Восстанавливают шихту, состоящую из обожженного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486267
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.50dc

Способ перестановки штырей на алюминиевом электролизере с верхним токоподводом

Изобретение относится к способу перестановки штырей на алюминиевом электролизере с верхним токоподводом. Способ включает извлечение штыря из тела анода, загрузку подштыревой массы в лунку и установку нового штыря, при этом после загрузки подштыревой массы в лунку и ее расплавления подают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486293
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.5300

Защитная система спортсмена

Изобретение относится к универсальным техническим средствам по обеспечению комплексной системы безопасности в травмоопасных видах спорта, таких как, например, горные лыжи, прыжки в воду, парашютный спорт (наземные тренировки), фигурное катание, а также в травмоопасных видах искусства, например...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486851
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.53f4

Асфальтобетонная смесь

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов и может быть использовано для устройства покрытий автомобильных дорог, городских улиц и площадей, дорог промышленных предприятий во всех климатических зонах. Технический результат: повышение предела прочности при 50°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487095
Дата охранного документа: 10.07.2013
Showing 21-30 of 218 items.
10.06.2013
№216.012.4755

Способ получения наноразмерного порошка кобальта

Изобретение относится к порошковой металлургии. Предложен способ получения наноразмерного порошка кобальта, включающий термическое разложение кобальтсодержащего прекурсора в углеводородном масле, получение осадка, его отделение и промывку гексаном. В качестве кобальтсодержащего прекурсора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483841
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.480d

Способ получения синего алюмокобальтового пигмента

Изобретение относится к способу получения кобальтового пигмента и может быть использовано для производства лакокрасочных материалов, различного вида керамики, а также для проведения художественных и реставрационных работ. Техническим результатом изобретения является разработка ионообменного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484025
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.48ac

Устройство для аспирации анодных газов на электролизере с верхним токоподводом

Изобретение относится к устройству для аспирации газа электролизера с верхним токоподводом для электролитического получения алюминия. Устройство содержит секции газосборного колокола, установленного у анода. В колоколе у нижней части анода параллельно и на расстоянии не более 5 см от боковой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484184
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.48c6

Сетчатый свод

Изобретение относится к области строительства, в частности к сетчатому своду. Технический результат заключается в повышении жесткости и снижении трудоемкости изготовления и монтажа свода. Сетчатый свод содержит связанные между собой продольные и поперечные по отношению к продольной оси свода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484210
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.48c7

Шарнирный узел сопряжения деревянных элементов в ферме

Изобретение относится к области строительства, в частности к шарнирному узлу сопряжения деревянных элементов в ферме. Технический результат заключается в повышении несущей способности, прочности и исключении концентраторов напряжений. Узел включает сопрягаемые деревянные элементы с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484211
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.49bb

Способ инверсионно-вольтамперометрического определения платины в нитритной среде

Изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов. Определение платины (II) из анализируемого раствора нитритного комплекса включает стадию ее электрохимического восстановления на углеродсодержащем электроде и последующее электрохимическое растворение восстановленной платины с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484455
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.49c3

Способ определения смазывающей способности масел

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов, в частности к определению их смазывающей способности. В способе, заключающемся в том, что пробу масла постоянной массы нагревают в выбранном температурном диапазоне при атмосферном давлении в течение постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484463
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4d15

Способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при открытой разработке мощных пологозалегающих месторождений с применением техники непрерывного действия. Техническим результатом является снижение трудоемкости работ, повышение эффективности выемки запасов полезного ископаемого,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485315
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fbc

Оксидный катализатор для изомеризации легких бензиновых фракций

Изобретение относится к катализаторам изомеризации. Описан катализатор изомеризации легких бензиновых фракций, содержащий вольфрамированный диоксид циркония с добавками платины и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: ZrO=65,1-76,3; =23,4-32,1; AlO=0,1-2,6; Pt=0,2,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486005
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5043

Способ обработки осадков сточных вод

Изобретение относится к способам обработки осадков сточных вод, в том числе содержащих высококонцентрированные, эмульгированные нефтепродукты, и может быть использовано в промышленных предприятиях перед концентрированием осадков фильтрованием. Способ включает электрообработку асимметричным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486140
Дата охранного документа: 27.06.2013
+ добавить свой РИД