La maggior parte delle materie prime per i materiali refrattari appartiene alla categoria dei materiali a base di bismuto non plastici, ed è difficile trasformarli autonomamente in semilavorati. Pertanto, è necessario utilizzare un legante organico esterno, un legante inorganico o un legante misto. Le diverse materie prime refrattarie speciali vengono sottoposte a un dosaggio rigoroso e preciso per ottenere un materiale a base di fango con distribuzione uniforme delle particelle, distribuzione uniforme dell'acqua, una certa plasticità e facilità di formatura, nonché semilavorati. È necessario adottare un processo produttivo ad alta efficienza, con un buon effetto di miscelazione e un'adeguata miscelazione.
(1) Corrispondenza delle particelle
Il lingotto (fango) può essere trasformato in un prodotto con la massima densità apparente selezionando una composizione di particelle adeguata. Teoricamente, è stata testata una sfera di dimensioni uniformi, di diversi pollici e di diversi materiali, e la densità apparente è risultata praticamente la stessa. In ogni caso, la porosità era del 38% ± 1%. Pertanto, per una sfera di dimensioni uniformi, la sua densità apparente e la porosità sono indipendenti dalle dimensioni della sfera e dalle proprietà del materiale, e sono sempre impilate in una forma esagonale con un numero di coordinazione pari a 8.
Il metodo di impilamento teorico di una singola particella della stessa dimensione prevede un cubo, una singola colonna obliqua, una colonna obliqua composita, una forma piramidale e un tetraedro. I vari metodi di impilamento di sfere della stessa dimensione sono mostrati in Fig. 24. La relazione tra il metodo di deposizione delle singole particelle e la porosità è mostrata nella Tabella 2-26.
Per aumentare la densità apparente del materiale e ridurre la porosità, si utilizza una sfera di dimensioni non uniformi, ovvero si aggiunge un certo numero di piccole sfere alla sfera grande per aumentarne la composizione, e la relazione tra il volume occupato dalla sfera e la porosità è mostrata nella tabella 2-27.
Con gli ingredienti del clinker, le particelle grossolane sono di 4,5 mm, le particelle intermedie sono di 0,7 mm, le particelle fini sono di 0,09 mm e la variazione della porosità del clinker è mostrata nella Figura 2-5.
Dalla Figura 2-5, si evince che le particelle grossolane rappresentano il 55% ~ 65%, le particelle medie il 10% ~ 30% e la polvere fine il 15% ~ 30%. La porosità apparente può essere ridotta al 15,5%. Naturalmente, gli ingredienti dei materiali refrattari speciali possono essere opportunamente regolati in base alle proprietà fisiche e alla forma delle particelle dei materiali.
(2) Agente legante per prodotti refrattari speciali
A seconda del tipo di materiale refrattario speciale e del metodo di stampaggio, i leganti utilizzabili sono:
(1) Metodo di iniezione, gomma arabica, polivinilbutirrale, idrazina metilcellulosa, acrilato di sodio, alginato di sodio e simili.
(2) Il metodo di spremitura, compresi i lubrificanti, i glicoli,
Alcol polivinilico, metilcellulosa, amido, destrina, maltosio e glicerina.
(3) Metodo di iniezione di cera calda, i leganti sono: cera di paraffina, cera d'api, lubrificanti: acido oleico, glicerina, acido stearico e simili.
(4) Metodo di colata, agente legante: metilcellulosa, etilcellulosa, acetato di cellulosa, polivinilbutirrale, alcol polivinilico, acrilico; plastificante: polietilenglicole, acido dioctano-fosforico, perossido di dibutile, ecc.; agente disperdente: glicerina, acido oleico; solvente: etanolo, acetone, toluene e simili.
(5) Metodo di iniezione, resina termoplastica polietilene, polistirene, polipropilene, acetilcellulosa, resina propilenica, ecc., può anche riscaldare resina fenolica dura; lubrificante: acido stearico.
(6) Metodo di pressatura isostatica, alcol polivinilico, metilcellulosa, utilizzo di liquido di scarto di pasta di cellulosa al solfito, fosfato e altri sali inorganici durante la formazione di pellet.
(7) Metodo di pressatura, metilcellulosa, destrina, alcol polivinilico, liquido di scarto della pasta di cellulosa al solfito, sciroppo o vari sali inorganici; liquido di scarto della pasta di cellulosa al solfito, metilcellulosa, gomma arabica, destrina o sali di acidi inorganici e inorganici, come acido fosforico o fosfati.
(3) Additivi per prodotti refrattari speciali
Al fine di migliorare determinate proprietà dei prodotti refrattari speciali, controllare la conversione della forma cristallina del prodotto, ridurre la temperatura di cottura e aggiungere una piccola quantità di additivi alla miscela, questi additivi sono principalmente ossidi metallici, ossidi non metallici, ossidi di metalli delle terre rare, fluoruri, boruri e fosfati. Ad esempio, l'aggiunta dell'1% ~ 3% di acido borico (H2BO3) all'γ-Al2O3 può favorire la conversione. L'aggiunta dell'1% ~ 2% di TiO2 all'Al2O3 può ridurre notevolmente la temperatura di cottura (circa 1600 °C). L'aggiunta di TiO2, Al2O3, ZiO2 e V2O5 all'MgO promuove la crescita dei grani di cristobalite e abbassa la temperatura di cottura del prodotto. L'aggiunta di CaO, MgO, Y2O3 e altri additivi alla materia prima ZrO2 può portare alla formazione di una soluzione solida di zirconia cubica stabile dalla temperatura ambiente fino a 2000 °C dopo un trattamento ad alta temperatura.
(4) Metodo e attrezzatura per la miscelazione
Metodo di miscelazione a secco
Il miscelatore controcorrente inclinato ad alta potenza prodotto da Shandong Konyle ha un volume compreso tra 0,05 e 30 m³, è adatto alla miscelazione di varie polveri, granuli, scaglie e materiali a bassa viscosità ed è dotato di un dispositivo di aggiunta e spruzzatura di liquidi.
2. Metodo di miscelazione a umido
Nel metodo convenzionale di miscelazione a umido, gli ingredienti delle varie materie prime vengono inseriti in un miscelatore planetario dotato di un rivestimento protettivo per la macinazione fine. Dopo aver preparato la sospensione, vengono aggiunti un plastificante e altri additivi per regolare la densità del fango, e la miscela viene accuratamente miscelata in un miscelatore planetario ad albero verticale, granulata ed essiccata in un essiccatore a granulazione a spruzzo.
Miscelatore planetario
3. Metodo di compounding della plastica
Al fine di produrre un metodo di compounding altamente versatile per un prodotto refrattario speciale adatto alla formatura plastica o alla formatura a impasto, in questo metodo, diverse materie prime, additivi, plastificanti, lubrificanti e acqua vengono miscelati accuratamente in un miscelatore planetario, e successivamente miscelati e rielaborati in un miscelatore intensivo ad alta efficienza per eliminare le bolle d'aria dal fango. Per migliorare la plasticità del fango, quest'ultimo viene miscelato con materiale di scarto e sottoposto a una seconda miscelazione in una macchina per argilla prima dello stampaggio. Koneile produce miscelatori potenti ed efficienti come mostrato di seguito:
Miscelatore efficiente e potente
Miscelatore controcorrente
4. Metodo di miscelazione semi-secca
Adatto a metodi di miscelazione con bassa umidità. L'utilizzo del metodo di miscelazione semi-secco è richiesto per i prodotti refrattari speciali che vengono formati meccanicamente con ingredienti granulari (ingredienti a tre stadi: grossolani, medi e fini). Gli ingredienti vengono trasportati in un miscelatore a sabbia, un mulino a umido, un miscelatore planetario o un miscelatore forzato.
La procedura di miscelazione prevede innanzitutto la miscelazione a secco dei vari granuli, l'aggiunta della soluzione acquosa contenente il legante (inorganico o organico) e l'aggiunta della polvere fine miscelata (compresi l'agente di combustione, l'agente di espansione e altri additivi). Il tutto deve essere miscelato accuratamente. Il tempo di miscelazione generale è di 20-30 minuti. Il fango miscelato deve evitare la segregazione granulometrica e l'acqua deve essere distribuita uniformemente. Se necessario, il materiale del fango deve essere adeguatamente trattenuto durante la formatura.
Il contenuto di umidità del fango del prodotto formato per pressatura è controllato tra il 2,5% e il 4%; il contenuto di umidità del prodotto stampato a forma di fango è controllato tra il 4,5% e il 6,5%; e il contenuto di umidità del prodotto stampato mediante vibrazione è controllato tra il 6% e l'8%.
(1) Prestazioni tecniche della serie CMP di miscelatori planetari ad alta efficienza energetica prodotti da Kone.
(2) Prestazioni tecniche del miscelatore di sabbia umida
5. Metodo di miscelazione del fango
Il metodo di miscelazione del fango è utilizzato per la produzione di speciali prodotti ceramici refrattari, in particolare per la preparazione di fanghi per lo stampaggio a iniezione, la colata e lo stampaggio a iniezione di gesso. Il procedimento prevede la miscelazione di diverse materie prime, agenti rinforzanti, agenti sospensivanti, additivi e dal 30% al 40% di acqua pulita in un mulino a sfere (mulino di miscelazione) con rivestimento antiusura, dove il composto viene miscelato e macinato per un certo periodo di tempo, ottenendo così un fango pronto per lo stampaggio. Durante il processo di preparazione del fango, è necessario controllare la densità e il pH del fango in base alle caratteristiche del materiale e ai requisiti specifici del processo di colata.
Miscelatore potente a controcorrente
Le principali attrezzature utilizzate nel metodo di miscelazione del fango sono un mulino a sfere, un compressore d'aria, un sistema di rimozione del ferro a umido, una pompa per fango, un degasatore sottovuoto e simili.
6. Metodo di miscelazione a riscaldamento
I leganti a base di paraffina e resina sono sostanze solide (o viscose) a temperatura ambiente e non possono essere miscelati a temperatura ambiente, ma devono essere riscaldati e miscelati.
La paraffina viene utilizzata come legante nel processo di pressofusione a caldo. Poiché il punto di fusione della paraffina è compreso tra 60 e 80 °C, la cera viene riscaldata a oltre 100 °C durante la miscelazione, ottenendo così una buona fluidità. Successivamente, alla paraffina liquida vengono aggiunte le materie prime in polvere fine e, dopo un'accurata miscelazione, si ottiene il materiale preparato. Il panetto di cera viene quindi formato mediante pressofusione a caldo.
L'apparecchiatura principale per la miscelazione e il riscaldamento della miscela è un agitatore riscaldato.
Data di pubblicazione: 20 ottobre 2018
