Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,674

Personal portfolio

Чиликанова Л.В., Шишелова Т.И., Коновалов Н.П.

Разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий, рациональное природопользование требуют организации такого промышленного кругооборота веществ, который не нарушит некоторого установившегося экологического равновесия в природе. Накопленный авторами опыт в области использования мелкоразмерных слюд при производстве электроизоляционных и огнеупорных материалов дает возможность оценить перспективы комплексной переработки как исходного минерального сырья, так и вторичных ресурсов и отходов. Коллекция способов изготовления и составов композиционных материалов на основе мелкоразмерных слюд представлена на схеме.

 

Авторами изобретены несколько способов получения электроизоляционного композита [1, 2, 3], в которых описываются конструкции устройства, технологические режимы, цели, достигаемые при этом. Широкий спектр свойств электроизоляционных материалов получен вариациями составов шихты: слюды, стекла, модификаторов.

Высокочастотные конструкционные микалексы, удовлетворяющие требованиям радиотехнической промышленности изготавливают из мелкокристаллической слюды мусковит и легкоплавкого алюмоборосиликатного стекла [4]. С целью увеличения предела прочности при статическом изгибе и снижении водопоглощения в шихту для изготовления микалекса добавляют слюду флогопит 25-35% [5]. Реализация изобретения возможна в условиях действующего производства без дополнительных расходов и капитальных затрат. Для повышения механических и электрических свойств микалекса слюду флогопит перед смешением со стеклом подвергают термообработке при 850-950 0С в течение 50-80 мин., а шихту образуют смешением 55-65 мас.% флогопита с 35-45 мас.% стекла [6]. С целью увеличения срока службы материала путем повышения механической прочности слюду фторфлогопит (искусственный или природный) смешивают с легкоплавким алюмоборосиликатным стеклом, дополнительно содержащим MgO и CaO [7]. Стекло, включающее SiO2, B2O3, Al2O3, Na2O, K2O, BaO, ZnO, CaO и дополнительно содержащее MgO [8], имеет температуру размягчения 510-550 0С и предел прочности при статическом изгибе 62-69 МПа. Стекло [8] используется в композиции для получения микалекса [9] с целью повышения огнеупорности, прочности на изгиб при температуре 550 0С и удельного объемного электросопротивления. Более простое по составу легкоплавкое стекло, включающее SiO2, Al2O3, Na2O, CaO, отличается тем, что с целью повышения температуры начала размягчения, твердости и предела прочности при сжатии, стекло дополнительно содержит MgO [10]. Композиция используется для изготовления слюдокерамического материала (огнеупорного микалекса), применяемого в цветной металлургии в качестве литейной оснастки при разливке металлов, например, алюминия и его сплавов.

Для изготовления электроизоляторов, надежно работающих при повышенных температурах 600-700 0С и применяемых, в основном, в электронной и радиотехнической промышленностях, используется электроизоляционный состав, включающий B2O3, Al2O3, BaO и дополнительно содержащих MgO, ZnO, Р2О5 с целью улучшения электроизоляционных свойств материала [11]. С целью повышения удельного объемного электросопротивления, электрической прочности и химической устойчивости микалекса предлагается стекло, включающее SiO2, B2O3, Al2O3, Na2O, K2O, Р2О5 [12]. Полученный на основе этого стекла микалекс обладает высокой нагревостойкостью. При производстве плит, предназначенных для утепления полов в животноводческих комплексах, используется композиционный материал [13], содержащий слюду и стекло предыдущего состава. Композиционный материал обладает водопоглощением 0,003-0,009 % и устойчивостью к водному раствору органических соединений с рН 6 - 0,18-0,23%.

В качестве оксида магния могут быть использованы как технические материалы (каустический магнезит, спеченный и плавленый периклаз, ропный оксид магния и т.п.) и химические продукты (жженая магнезия, реактивный оксид магния и т.п.). Состав для получения микалекса [14] дополнительно содержит MgO, что обеспечивает существенно более высокие механические свойства композита при повышенных температурах. В среднем динамический модуль упругости микалекса с оксидом магния увеличивается в 1,5 раза при температурах 400-500 0С по сравнению с [12]. При изготовлении огнеупорного микалекса в качестве гидросиликата магния добавляют палыгорскит 5-15 мас.% [15]. Палыгорскит - минерал, в переводе означает горная кожа, горная пробка, повышает устойчивость микалекса к расплаву алюминия и его сплавов.

С целью увеличения термостойкости и водопоголощения в состав огнеупорного микалекса [16] вводят корунд 5-16 мас.%. Как показали дальнейшие эксперименты и исследования, управлять физическими свойствами слюдокомпозитов можно не только применяя специально сваренные стекла определенного состава или используя чистые химические реактивы. Можно найти ряд подобных модификаторов среди механических примесей, содержащихся в слюдяных рудничных скрапах. Рудничные скрапы содержат пегматит, полевой шпат и в процессе обогащения слюды 40-45% слюды приходится на рудничные скрапы. Использование их вместо слюды до 15 мас.% рационально. Для повышения удельных объемного и поверхностного электросопротивлений состав для получения микалекса [17] дополнительно содержит калийалюмосиликат 3-7 мас.% или пегматит вместо легкоплавкого стекла до 15 мас.%. В другой композиции для получения микалекса содержится стекло вулканического происхождения 3-10 мас.% [18] в виде вспученных вулканического пепла или перлита. Их добавка повышает электрическую прочность изделия до 30 МВ/м. Примером рационального использования отходов являются составы, содержащие шлак от производства металлургического хрома [19] и топливный шлак [20]. Микалексы этих составов используются главным образом как электроизоляционные оболочки нагревательных устройств.

Список литературы

  1. А.с. № 1139367 СССР. МКИ3 Н 05 В 3/10. Способ изготовления резистивного нагревателя. / Т.И. Шишелова, Б.А. Байбородин и др.
  2. А.с. № 1228705 СССР. Способ изготовления микалекса /Т.И. Шишелова, Э.З. Аскович и др. - №3731322. Заявл. 19.04.84. Зарегистр. 3.01.86.
  3. А.с. № 1555922. СССР. МКИ3 Н 05 В 3/28. спсоб изготовления плоского электронагревателя. / Т.И. Шишелова, В.Г. Гаврилов, Г.И. Боброва, М.Е. Белицкий. - №4358237 / 24-07. Заявл. 16.11.87. Опубл. 07.04.90. Бюл. №13.
  4. А.с. № 74303. СССр МКИ2 Н 01 В 10/00. Способ изготовления микалекса. / Н.П. Богородицкий, А.Т. Попов, И.Д. Фридберг. - Завл. 4.06.41. Опубл. 31.03.49.
  5. А.с. № 1545263. СССР МКИ3 Н 01 В 3/04. Шихта для изготовления микалекса. / Т.И. Шишелова, В.Н. Курбалов, Н.В. Леонова и др. - №4347964 /24-07. Заявл. 28.12.87. Опубл. 23.02.090. Бюл.№7.
  6. А.с. № 1304094. СССР МКИ3 Н 01 В 19/00. Способ изготовления микалекса. / Т.И. Шишелова, В.Г. Борзов, Н.В. Леонова и др. - № 3931364 / 24-07. Заявл. 18.07.85. опубл. 15.04.87. Бюл. № 14.
  7. А.с. № 1705886. СССР МКИ3 Н 01 В 19/00. Способ изготовления слюдокерамического материала. / Т.И. Шишелова, Э.З. Аснович, Н.В. Леонова и др. - №4677913/07. Заявл. 14.04.89. Опубл. 15.01.92. Бюл. №2.
  8. А.с. № 106651. СССР МКИ3 С 03 С 3/08. Стекло. / Г.И. Артамонова, Т.И. Шишелова, Л.В. Чиликанова и др. - № 3503778/29-33. Заявл. 27.10.82. Опубл. 15.01.84. Бюл. №2.
  9. А.с. № 1203074. СССР МКИ3 С 04 В 35/00. Состав шихты для изготовления слюдокерамического материала. / Т.И. Шишелова, Г.И. Артамонова, Э.З. Аснович. - №3752972 / 29-33. Заявл. 19.04.84. Опубл. 07.01.86. Бюл. №1.
  10. А.с. № 12899838. СССР МКИ3 С 03 С 10/16, С 04 В 32/00. Композиция для получения микалекса. / Г.И. Артамонова, Т.И. Шишелова, Э.З. Аснович. - № 3906303/29-33. Заявл. 29.05.85. Опубл. 15.02.87. Бюл. №6.
  11. А.с. № 989587. СССР СМК3 Н 01 В 3/08. Электроизоляционный состав. / Т.И. Шишелова, У.Я. Седмалис, Л.В. Чиликанова и др. - № 3335001 / 24-07. Заявл. 10.09.81. Опубл. 15.01.83. Бюл. №2.
  12. А.с. № 975620. СССР МКИ3 С 03 С 3/12. Легкоплавкое стекло. / Г.И. Артамонова, Т.И. Шишелова, Л.В. Чиликанова и др. - № 3288719 / 29-33. Заявл. 07.05.81. Опубл. 23.11.82. Бюл. № 43.
  13. А.с. № 1318564. СССР МКИ3 С 03 С 10/00. Композиционный материал./ Г.И. Артамонова. Т.И. Шишелова, Э.З. Аснович и др. - № 3966066 / 29-33. Заявл. 10.10.85. Опубл. 23.06.87. Бюл. № 23.
  14. А.с. №1053166. СССР МКИ3 Н 01 В 3/04, Н 01 В 3/10. Состав для получения микалекса. / Т.И .Шишелова, Л.В. Чиликанова, В.А. Перепилицин. - №3463174 / 24-07. Заявл. 02.07.82. Опубл. 7.11.83. Бюл. № 41.
  15. А.с. №1229197. СССР МКИ3 С 04 В 35/80. Состав для получения огнеупорного микалекса. / Т.И. Шишелова, В.Г. Борзов, В.А. Перепелицын и др. - №3694852/29-33. Заявл. 30.01.084. Опубл. 07.05.86. Бюл. №17.
  16. А.с. №1219566. СССС МКИ3 С 04 В 35/00. Состав для получения огнеупорного микалекса. / Т.И. Шишелова, Н.Г. Тюрин, Н.В. Леонова и др. - № 3714989/29-33. Заявл. 26.03.84. Опубл. 23.03.86. Заял. № 11.
  17. А.с. 1029235. СССР МКИ3 Н 01 В 3/04. Состав для изготовление микалекса. / Т.И. Шишелова, Л.В. Чиликанова, М.С. Мецик и др. - № 3326826 / 24-07. Заявл. 10.08.81. Опубл. 15.07.83. Бюл. № 26.
  18. А.с. № 1051587. СССР МКИ3 Н 01 В 3/04, Н 01 В 3/08. Композиция для получения микалекса. / Т.И. Шишелова, Л.В. Чиликанова, Б.А. Байбородин и др. - № 34477434/ 24-07. Заявл. 07.06.82. Опубл. 30.10.83. Бюл. № 40.
  19. А.с. №1491852. СССР МКИ3 С 04 В 35/00. Состав для изготовления микалекса. / Т.И. Шишелова, В.А. Перепелицын, Т.В. Созинова и др. - № 4260555/ 29-33. Заявл. 04.05.87. Опубл. 07.07.89. Бюл. №25.
  20. А.с. № 1443032. СССР МКИ3 Н 01 В 3/04. Шихта для получения микалекса. /Шишелова Т.И., Н.В. Леонова, Э.З. Аснович. - №4276741 / 24-07. Заявл. 25.05.87. Опубл. 07.12.88. Бюл. № 45.