Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения муллита

Изобретение относится к области химической технологии, технологии силикатов и может быть использовано в литейном производстве для высокотемпературного прокаливания керамических изделий на основе оксидов алюминия и кремния с использованием муллита.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и принятым за прототип является способ получения муллита (Авторское свидетельство SU №1213679, МПК С01ВЗЗ/26, публ. 27.09.1999), согласно которому помещают каолин в печь, нагревают до 1300°С, прокаливают при температуре 1150-1300°С, охлаждают муллит, извлекают из печи.

Недостатком данного способа является процедура предварительной подготовки смеси оксидов и/или гидроксидов алюминия и кремния, при которой подбираются пропорции составляющих смеси. Предварительная подготовка предусматривает обязательное

использование оборудования- планетарной мельницы при

энергонапряженности 3-150 Вт/г в течении 0,1-3 часов. К тому же планетарная мельница имеет небольшую продуктивность, процесс производства периодичен, основное направление применения-малотоннажное производство, продукт подвержен сильному нагреву, так как при процессе производства происходит достаточно большое выделение теплоты от мелющего тела в планетарной мельнице.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения и не может быть реализовано при использовании прототипа, являются низкая производительность производства муллита из-за подбора пропорций составляющих смеси, ограниченного размещения объема материала в специальном оборудовании.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности производства муллита.

Техническая проблема решается тем, что в способе получения муллита, заключающемся в том, что помещают каолин в печь, нагревают до 1300°С, прокаливают при температуре 1150-1300°С в течении 4-20 часов, охлаждают муллит, извлекают из печи, согласно изобретению, насыпной слой каолина в печи составляет не более 10-160 мм, нагревают со скоростью 140-160°С/час, прокаливают, далее охлаждают со скоростью 140-160°С/час, при этом открывают заслонку печи при температуре 400-600°С, после охлаждения муллита до температуры 20°С извлекают его из печи и перемешивают, повторно помещают в печь слоем не более 10-160 мм, нагревают со скоростью 140-160°С/час, прокаливают, далее охлаждают со скоростью 140-160°С/час, открывают заслонку печи при температуре 400-600°С, после охлаждения

муллита до температуры 20°С извлекают его из печи.

В отличии от прототипа, насыпной слой каолина в печи составляет не более 10-160 мм, нагревают со скоростью 140-160°С/час, прокаливают, далее охлаждают со скоростью 140-160°С/час, при этом открывают заслонку печи при температуре 400-600°С, после охлаждения муллита до температуры 20°С извлекают его из печи и перемешивают, повторно помещают в печь слоем не более 10-160 мм, нагревают со скоростью 140-160°С/час, прокаливают, далее охлаждают со скоростью 140-160°С/час, открывают заслонку печи при температуре 400-600°С, после охлаждения муллита до температуры 20°С извлекают его из печи, что позволяет повысить производительность производства муллита для использования его в качестве опорного наполнителя в литейном производстве, без использования специального оборудования. Нагрев и охлаждение каолина со скоростью 140-160°С/час позволяет ускорить этапы производства муллита.

На фиг. 1 представлена блок-схема процесса получения муллита из каолина.

При разработке предлагаемого способа получения муллита проведены экспериментальные работы по подбору этапов и параметров режимов (температуры, скорости нагрева и т.д.) процесса и получен неожиданный результат. Он практически применен в литейном цехе для высокотемпературного прокаливания керамических стержней в качестве опорного наполнителя. Способ позволяет получить муллит с однородным распределением всех фаз материала в объёме муллита. Данный материал относится к классу силикатов и является высокотемпературным соединением Al2O3 с SiO2. Прокаливание каолина два раза способствует наиболее полному протеканию реакций муллитизации, улучшению качества муллита. При этом не нужно использовать специальное оборудование в виде вращающейся печи барабанного типа, мельницы планетарной. В результате использования муллита в качестве опорного наполнителя повышается качество керамических кварцевых стержней, снижается количество дефектов типа «коробление», «излом», и повышается выход годных отливок. До внедрения способа предприятие приобретало муллит у зарубежного производителя. В настоящее время решился вопрос импортозамещения по расходному материалу. Появилась возможность использовать муллит отечественного производства.

Способ получения муллита реализуется следующим образом. Каолин насыпным слоем 10-160 мм помещают в короб, далее помещают в печь, нагревают до 1300°С со скоростью 140-160°С/час, прокаливают при температуре 1150-1300°С в течении 12 часов, далее охлаждают со скоростью 140-160°С/час, при этом открывают заслонку печи при температуре 400-600°С, после охлаждения муллита до температуры 20°С извлекают его из печи и перемешивают, повторно помещают в печь слоем не более 10-160 мм, нагревают со скоростью 140-160°С/час, прокаливают при температуре 1150-1300°С в течении 12 часов, далее охлаждают со скоростью 140-160°С/час, открывают заслонку печи при температуре 400-600°С. После открытия заслоники происходит естественное охлаждение муллита без применения принудительного охлаждения. После охлаждения муллита до температуры 20°С извлекают его из печи.

После 2-х кратного высокотемпературного обжига (прокалки) каолин переходит в муллит и может использоваться в области литейной технологии и, в частности, в процессе обжига керамических стержней в качестве опорного наполнителя. При этом наблюдается снижение дефектов типа «коробление», «излом», и повышается выход годных отливок. Разработанный способ получения муллита позволяет использовать опорный наполнитель каолин, который в исходном состоянии непригоден в литейном производстве для высокотемпературного прокаливания керамических стержней на основе плавленого кварца.

Таким образом, предлагаемое изобретение с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет повысить производительность производства муллита без использования специального оборудования.