+

RU2016877C1 - Mass for preparing of porous ceramic material - Google Patents

Mass for preparing of porous ceramic material Download PDF

Info

Publication number
RU2016877C1
RU2016877C1 SU4930427A RU2016877C1 RU 2016877 C1 RU2016877 C1 RU 2016877C1 SU 4930427 A SU4930427 A SU 4930427A RU 2016877 C1 RU2016877 C1 RU 2016877C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
mass
water
microns
glass
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.П. Савицкий
М.Т. Брык
В.Н. Павликов
Original Assignee
Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского АН Украины
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского АН Украины filed Critical Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского АН Украины
Priority to SU4930427 priority Critical patent/RU2016877C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2016877C1 publication Critical patent/RU2016877C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/061Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances by melting out
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/0045Polymers chosen for their physico-chemical characteristics
    • C04B2103/0053Water-soluble polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: ceramics. SUBSTANCE: mass has, wt.-%: synthetic corundum (size particle is 20 microns) 82-86; glass-enamel (size particle is 1 micron) 4-8; water-soluble polymer 0.5-0.9, and water - the rest. Glass-enamel has the following composition, wt. -%: silicon oxide (SiO2) 66.5; aluminium oxide (Al2O3) 1.9; boron oxide (B2O3) 13.9; calcium oxide (CaO) 2.5; sodium oxide (Na2O) 2.4; potassium oxide (K2O) 2.1; lithium oxide (Li2O) 5.1; titanium oxide (TiO2) 1.1; zinc oxide (ZnO) 1.9, and cobalt oxide (Co2O3) 2.6. Properties of material: porosity is 41-44%, mean pore diameter is 7 microns, limit compression strength is 12-24 MPa, stability in 12% solutions of HNO3 is 66.5-99% (strength retention of initial value), and in NaOH is 71.1-99.6%. Mass is used for porous filtering ceramic making. EFFECT: enhanced quality of mass. 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству пористой фильтрующей керамики, предназначенной для фильтрации жидкостей. The invention relates to the production of porous filtering ceramics for filtering liquids.

Известна керамическая масса, содержащая, мас.%: Шамотный наполнитель 2-5 Жидкое стекло 5-10
кремнезем, содержащий отвердитель (побочный продукт производства двойного суперфосфата) 0,5-3
Волокнистый отход мехового производства 6-10 Природный цеолит 8-20
Шамотный заполнитель Остальное [1]
Пористый материал получают при температуре порядка 1300оС. Известный состав позволяет снизить температуру спекания, однако, как показали исследования, недостатками указанного состава являются низкие механическая прочность и химическая устойчивость пористого изделия.
Known ceramic mass containing, wt.%: Fireclay filler 2-5 Liquid glass 5-10
silica containing a hardener (a by-product of the production of double superphosphate) 0.5-3
Fibrous waste from fur production 6-10 Natural zeolite 8-20
Fireclay placeholder Else [1]
The porous material is obtained at a temperature of about 1300 C. A well-known composition allows to reduce the sintering temperature, however, studies have shown that the composition of said drawbacks is the low mechanical strength and chemical resistance of the porous article.

Известна также масса для изготовления пористой фильтрующей керамики [2] . Also known mass for the manufacture of porous filtering ceramics [2].

Масса содержит, мас. %: Электрокорунд М20 79,8 Глина веселовская ВГТ 5,7 AlCl3 9,6 ПВС 0,3 Вода 9,7
Масса в дозированном составе всех компонентов перемешивается в лопастной мешалке. Фильтры формуются в виде пластин методом пластического формования или трубок экструзий через фильеры. Обжиг проводят при 1300оС.
The mass contains, by weight. %: Electrocorundum M20 79.8 Clay Veselovskaya VGT 5.7 AlCl 3 9.6 PVA 0.3 Water 9.7
The mass in the dosage composition of all components is mixed in a paddle mixer. Filters are molded in the form of plates by plastic molding or by extrusion tubes through dies. Firing is carried out at 1300 about C.

Недостатками известного состава являются низкая механическая прочность и химическая стойкость, а также довольно широкое распределение пор по размеру (пор с размером 7,0 мкм согласно данным ртутной порометрии содержится 24%), что является весьма нежелательно при проведении фильтрации. The disadvantages of the known composition are low mechanical strength and chemical resistance, as well as a fairly wide pore size distribution (pores with a size of 7.0 μm according to mercury porosimetry contain 24%), which is very undesirable when carrying out filtration.

Техническим решением, наиболее близким к предложенному, является состав для получения пористого керамического материала, включающий 70-98 мас.% белого электрокорунда с размером частиц 0,1-3 мм, 2-30 мас.% стекла с размером частиц менее 0,04 мм, содержащего SiО2, В2О3, Al2О3, ZnО, ВаО, МgО и органическое временное связующее [3].The technical solution closest to the proposed one is a composition for producing a porous ceramic material, including 70-98 wt.% White electrocorundum with a particle size of 0.1-3 mm, 2-30 wt.% Glass with a particle size of less than 0.04 mm containing SiО 2 , В 2 О 3 , Al 2 О 3 , ZnО, ВаО, MgО and an organic temporary binder [3].

Недостатком материала является сравнительно невысокая химическая стойкость. The disadvantage of the material is the relatively low chemical resistance.

Целью изобретения является повышение химической устойчивости материала и получение монопористостой структуры. The aim of the invention is to increase the chemical stability of the material and obtain monoporous structure.

Для достижения поставленной цели предложена масса для изготовления керамического материала, имеющая следующий состав, мас.%:
Электрокорунд с размером частиц 20 мкм 82,0-86,0
Стеклоэмаль с размером частиц мкм 4,0-8,0 Водорастворимый полимер 0,5-0,9 Вода Остальное
Химический состав стеклоэмали дан в табл.1.
To achieve this goal, the proposed mass for the manufacture of ceramic material having the following composition, wt.%:
Electrocorundum with a particle size of 20 microns 82.0-86.0
Glass enamel with a particle size of microns 4.0-8.0 Water-soluble polymer 0.5-0.9 Water Else
The chemical composition of glass enamel is given in table 1.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава было приготовлено несколько смесей. В качестве стеклоэмали использовали фритту, полученную из гранулята кислото-щелочестойкой стеклоэмали марки УЭС 300БФ (ОСТ 26-01-198/79) путем мокрого помола последней в шаровой мельнице с корундовыми мелющими телами в течение 40-80 ч и последующего седиментационного отделения фракции с размером частиц мкм. For experimental verification of the claimed composition was prepared several mixtures. As a glass enamel, we used a frit obtained from granules of acid-alkali-resistant glass enamel of the UES 300BF grade (OST 26-01-198 / 79) by wet grinding the latter in a ball mill with corundum grinding bodies for 40-80 hours and subsequent sedimentation separation of a fraction with a size of particles microns.

В качестве водорастворимого полимера использовали поливиниловый сприт (ПВС, М= 52, СОО, остаточное количество ацетатных групп 2% ГОСТ 6-09-05-22-78), карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ, М=38000, ГОСТ 6-09-2344-79), полиэтиленгликоль (ПЭГ, М-40000 фирмы "МЕRСК" ФРГ). Polyvinyl sprite (PVA, M = 52, COO, residual amount of acetate groups 2% GOST 6-09-05-22-78), carboxymethyl cellulose (CMC, M = 38000, GOST 6-09-2344-79 were used as a water-soluble polymer) ), polyethylene glycol (PEG, M-40,000 from MERSK, Germany).

В качестве наполнителя использовали электроплавленный корунд производства Запорожского абразивного комбината марки М20 с размером частиц 20 мкм (ГОСТ 28-64-160-75). As the filler used electrofused corundum produced by the Zaporizhzhya abrasive plant brand M20 with a particle size of 20 microns (GOST 28-64-160-75).

Технология получения пористого керамического материала из предлагаемой массы включает: перемешивание в шаровой мельнице массы в дозированном составе всех компонентов в течение 20-30 мин до полной гомогенизации, формование образцов методом полусухого прессования (при удельном давлении 250-500 мг/см2) в виде дисков (толщина 2,5 мм диаметр 25 и 64 мм) и последующий двухстадийный обжиг, вначале, при температуре 400-600оС в течение 30-60 мин для удаления полимера, а затем окончательное спекание при 1300оС в течение 30-180 мин в шахтной электрической печи сопротивления.The technology for producing porous ceramic material from the proposed mass includes: mixing in a ball mill the mass in the dosed composition of all components for 20-30 minutes until complete homogenization, molding the samples by semi-dry pressing (at a specific pressure of 250-500 mg / cm 2 ) in the form of disks (thickness 25 of 2.5 mm diameter and 64 mm) and the subsequent two-stage firing, first, at a temperature of 400-600 C for 30-60 minutes to remove the polymer, and then final sintering at 1300 ° C for 30-180 min in a mine electric furnace copro tivleniya.

Определение химической стойкости осуществлялось по изменению функциональной характеристики - механической прочности (предела прочности при сжатии) в % от исходной после кипячения стандартных образцов в виде цилиндров 20х20 в 12%-ных растворах кислоты (НNО3) и щелочи (NаОН) соответственно в течение 24 ч. Распределение пор по размеру и величину открытой пористости определяли на ртутном поромере фирмы "МЕRIIМЕХ" (США).Determination of chemical resistance was carried out by changing the functional characteristics - mechanical strength (compressive strength) in% of the original after boiling standard samples in the form of cylinders 20x20 in 12% solutions of acid (HNO 3 ) and alkali (NaOH), respectively, for 24 hours The pore size distribution and the value of open porosity were determined on a mercury poromer manufactured by MERIIMEH (USA).

Определение удельной водопроницаемости образцов пористой керамики проводили в ультрафильтрационной ячейке "ФМ-01". The specific permeability of porous ceramic samples was determined in an ultrafiltration cell FM-01.

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

Берут 168 г электрокорунда (размер частиц 20 мкм) и 12 г стеклоэмали с размером частиц мкм, перемешивают в шаровой мельнице вначале всухую, а затем с добавлением 20 г раствора поливинилового спирта (в нем содержится 18,6 г воды и 1,4 г поливинилового спирта в расчете на вес сухого вещества) до полной гомогенизации. Состав полученной смеси соответствует примеру 2 в табл.2. Формование образцов осуществляют методом полусухого прессования при удельном давлении 300 кг/м2 в виде дисков (толщина 2,5 мм диаметр 24 мм). Обжиг проводят в шахтной электрической печи сопротивления, вначале при температуре 450оС в течении 45 мин с целью удаления ПВС, а затем спекание при 1300оС в течение 120 мин. Характеристики полученного пористого керамического материала соответствуют примеру 2 в табл.2.Take 168 g of electrocorundum (particle size 20 μm) and 12 g of glass enamel with a particle size of microns, mix in a ball mill first dry, and then with the addition of 20 g of a solution of polyvinyl alcohol (it contains 18.6 g of water and 1.4 g of polyvinyl alcohol alcohol based on dry weight) until complete homogenization. The composition of the resulting mixture corresponds to example 2 in table 2. The samples are molded by semi-dry pressing at a specific pressure of 300 kg / m 2 in the form of disks (thickness 2.5 mm, diameter 24 mm). Calcination is carried out in a shaft electric resistance furnace, first at 450 ° C for 45 min to remove the PVA, followed by sintering at 1300 C for 120 min. The characteristics of the obtained porous ceramic material correspond to example 2 in table 2.

Пористый керамический материал, полученный на основе предлагаемой массы обладает более высокими технологическими показателями. Преимущества материала, полученного на основе предложенной массы, по сравнению с известной подтверждаются данными, приведенными в табл.2. Монопористость материала увеличивается в 1,9-2,4 раза, что характеризуется увеличением содержания пор с размером 7 мкм. Химическая стойкость материала к действию агрессивных сред увеличивается в 4,2-6,3 раза (для кислоты) и в 3,0-4,2 раза (для щелочи). Механическая прочность увеличивается в 1,04-1,65 раза. При этом не снижается открытая пористость и удельная водопроницаемость. The porous ceramic material obtained on the basis of the proposed mass has a higher technological performance. The advantages of the material obtained on the basis of the proposed mass, compared with the known are confirmed by the data given in table.2. Monoporosity of the material increases 1.9-2.4 times, which is characterized by an increase in the content of pores with a size of 7 μm. The chemical resistance of the material to aggressive media increases 4.2–6.3 times (for acid) and 3.0–4.2 times (for alkali). Mechanical strength increases by 1.04-1.65 times. At the same time, open porosity and specific permeability are not reduced.

Claims (1)

МАССА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, содержащая электроплавленный корунд, органическое связующее и стеклофритту, включающую SiO2, Al2O3, B2O3 и оксид щелочноземельного элемента, отличающаяся тем, что, с целью повышения химической устойчивости материала и получения монопористой структуры, она содержит электрокорунд с размером частиц 20 мкм, в качестве органического связующего - раствор водорастворимого полимера в воде, стеклофритту с размером частиц не более 1 мкм, содержащую в качестве оксида щелочноземельного элемента CaO и дополнительно Na2O, K2O, Li2O, TiO2, ZnO, Co2O3 и имеющую состав, мас.%:
SiO2 66,5
Al2O3 1,9
B2O3 13,9
CaO 2,5
Na2O 2,4
K2O 2,1
Li2O 5,1
TiO2 1,1
ZnO 1,9
Co2O3 2,6
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанный электрокорунд 82,0 - 86,0
Указанная стеклофритта 4,0 - 8,0
Водорастворимый полимер 0,5 - 0,9
Вода Остальное
MASS FOR PREPARING POROUS CERAMIC MATERIAL, containing electrofused corundum, an organic binder and a glass frit including SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 and alkaline earth element oxide, characterized in that, in order to increase the chemical stability of the material and obtain a monoporous structure, it contains electrocorundum with a particle size of 20 μm, as an organic binder - a solution of a water-soluble polymer in water, a glass frit with a particle size of not more than 1 μm, containing alkaline earth element as an oxide CaO and additionally Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, TiO 2 , ZnO, Co 2 O 3 and having a composition, wt.%:
SiO 2 66.5
Al 2 O 3 1.9
B 2 O 3 13.9
CaO 2.5
Na 2 O 2,4
K 2 O 2,1
Li 2 O 5.1
TiO 2 1.1
ZnO 1.9
Co 2 O 3 2.6
in the following ratio of components, wt.%:
Specified Electrocorundum 82.0 - 86.0
Specified glass frit 4.0 - 8.0
Water soluble polymer 0.5 - 0.9
Water Else
SU4930427 1991-04-13 1991-04-13 Mass for preparing of porous ceramic material RU2016877C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4930427 RU2016877C1 (en) 1991-04-13 1991-04-13 Mass for preparing of porous ceramic material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4930427 RU2016877C1 (en) 1991-04-13 1991-04-13 Mass for preparing of porous ceramic material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2016877C1 true RU2016877C1 (en) 1994-07-30

Family

ID=21571376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4930427 RU2016877C1 (en) 1991-04-13 1991-04-13 Mass for preparing of porous ceramic material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2016877C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7691762B2 (en) * 2005-07-29 2010-04-06 Samsung Electro-Mechanics Co., Glass composition for low temperature sintering, glass frit, dielectric composition and multilayer ceramic capacitor using the same

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1477718, кл. C 04B 33/32, 38/08, опублик. 1989. *
2. Веричев Е.Н. и др. Многослойная керамика для ультрафильтрации масел. Отчет о НИР Гос.НИИ строит. керамики, вып.60, 1987, с.56-64. *
3. Патент Швейцарии N 545754, кл. C 04B 35/00, опублик. 1974. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7691762B2 (en) * 2005-07-29 2010-04-06 Samsung Electro-Mechanics Co., Glass composition for low temperature sintering, glass frit, dielectric composition and multilayer ceramic capacitor using the same
US7851393B2 (en) 2005-07-29 2010-12-14 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Glass composition for low temperature sintering, glass frit, dielectric composition and multilayer ceramic capacitor using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5110470A (en) Ceramic filter and process for making it
CN104402519A (en) Microcrystal and bamboo charcoal composite pottery material and preparation method thereof
CN105753511A (en) Longquan celadon celadon-glaze jet ink and preparation method thereof
CN103382121A (en) Ceramic filter core used for purifying gasoline and preparation method thereof
CN102210954B (en) Solid-liquid separation composite filter board and preparation method thereof
RU2016877C1 (en) Mass for preparing of porous ceramic material
CN109174044B (en) A method for improving the specific surface area and adsorption capacity of protein soil
CN112661492A (en) Composition for producing fly ash ceramic membrane, fly ash ceramic membrane and preparation method and application thereof
EP0992467A2 (en) Production of porous mullite bodies
JPS61120612A (en) Preparation of ceramic filter
CN1275909C (en) Process for preparing ceramic filter element with desulfuration function
US4115140A (en) Lime silicic acid mixtures and methods of making building materials therefrom
CN115159957B (en) Composition for producing coal-based solid waste porous ceramic, preparation method and application thereof
US8425830B2 (en) Permeable material, articles made therefrom and method of manufacture
KR19990054934A (en) Method of manufacturing porcelain using zeolite
KR100306843B1 (en) Cement admixtures and their methods of manufacture and compositions using them
RU2376258C1 (en) Lime and siliceous binder, method of lime and siliceous binder production and method of moulding sand production for extruded silicate items
JPH0455995B2 (en)
JP7545471B2 (en) Production of Molded Bodies from Na-β-Aluminate
CN117486623B (en) A kind of high wear-resistant brick and preparation method thereof
JP2758917B2 (en) Glass ceramic filter
RU2047582C1 (en) Ceramic mass and method for manufacturing porous articles from it
CN107892577B (en) Al (aluminum)4SiC4And Al4C3Composite reinforced silicon carbide honeycomb ceramic and preparation method thereof
JP3096930B2 (en) Method for producing porous calcium phosphate ceramics
SU806638A1 (en) Composition for making filtering ceramics
点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载