Смесь алюминия и диоксида кремния завод

Когда говорят про смесь алюминия и диоксида кремния, многие сразу представляют себе простое механическое смешивание порошков — но на практике это редко работает. Я сталкивался с ситуациями, когда заказчики требовали 'равномерной дисперсии', но не учитывали, что частицы Al и SiO? при сухом смешивании сегрегируют из-за разницы в плотности. Приходилось объяснять, что без правильного связующего и стадии грануляции получить стабильный состав невозможно.

Технологические нюансы композитов

В ООО Шаньдун Инжуй Новые Материалы мы изначально пробовали вихревые смесители для приготовления смеси алюминия и диоксида кремния, но столкнулись с проблемой электростатики — мелкодисперсный SiO? буквально прилипал к стенкам. Пришлось модифицировать процесс увлажнением в контролируемой атмосфере. Кстати, на сайте https://www.sdyingrui.ru есть технические заметки про это, но в жизни всё сложнее — влажность должна быть не более 3%, иначе начинается преждевременная гидратация.

Один из провальных экспериментов был связан с попыткой использовать дешёвый алюминиевый порошок с окалиной. После термообработки в печи при 800°C получили неоднородные агломераты с выгоревшими участками. Пришлось перейти на атомизированный алюминий с пассивирующим покрытием — дороже, но стабильнее.

Сейчас используем многостадийный протокол: сначала диспергирование SiO? в спиртовой суспензии, потом введение алюминиевой фракции, и только потом сушка в распылительной сушилке. Но и тут есть подвох — если температура выхода превышает 120°C, начинается частичное окисление алюминия. Приходится постоянно мониторить кислород в камере.

Оборудование и его капризы

Шнековые смесители с обогревом показали себя лучше всего для приготовления смеси алюминия и диоксида кремния, но требуют калибровки под каждую партию сырья. Как-то раз сменили поставщика диоксида кремния — и сразу пошли накопления на лопастях. Оказалось, разница в удельной поверхности всего 15 м2/г, но уже критична.

Вакуумные системы — отдельная головная боль. При работе с мелкодисперсными порошками фильтры забиваются за 2-3 цикла, хотя производитель обещал 10 циклов. Пришлось ставить предварительные циклонные уловители, но это снижает эффективность удаления кислорода.

На новом заводе в Шаньдуне поставили линию с азотной завесой на всех перегрузочных узлах — дорого, но даёт стабильное содержание металлического Al на уровне 98.2%. Хотя для некоторых применений это избыточно, например, для огнеупорных составов хватает и 95%.

Контроль качества и типичные дефекты

Самое сложное — отловить сегрегацию фракций после транспортировки. Были случаи, когда при отгрузке смеси алюминия и диоксида кремния пробы соответствовали ТУ, а на стороне заказчика верхние слои в биг-бэге содержали на 7% больше SiO?. Теперь всегда инструктируем клиентов по методике отбора проб — минимум из трёх точек по глубине.

Спектральный анализ хорош, но не показывает распределение фаз. Для критичных применений внедрили рентгеноструктурный анализ с поправкой на аморфную фазу — диоксид кремния ведь бывает разной степени кристалличности. Это особенно важно для композитов, идущих на производство покрытий.

Инжуй сейчас использует модифицированную методику ASTM B214-16, но с дополнениями — добавили просеивание через сита 40-100 мкм после смешивания. Не все согласны с таким подходом, но практика показала снижение брака на 12%.

Применения и ограничения

В огнеупорных изделиях смесь алюминия и диоксида кремния работает лучше, чем чистые компоненты, но только при определённом соотношении. Мы эмпирически вывели оптимальный диапазон 60/40 — меньше Al и нет эффекта термитного восстановления, больше — происходит перегрев и деформация изделия.

Для покрытий важен не только состав, но и форма частиц. Сферический алюминий даёт лучшую укрывистость, но хуже диспергируется. Чешуйчатый — наоборот. Приходится подбирать под каждый тип смолы, благо у Инжуй широкий ассортимент связующих.

Интересный случай был с теплопроводными составами — заказчик жаловался на низкую эффективность. Оказалось, они не учитывали, что при уплотнении прессом образуются зоны с разной плотностью упаковки частиц. Пришлось разрабатывать градиентные составы с постепенным изменением соотношения по толщине слоя.

Перспективы и тупиковые ветки

Пытались внедрить наноразмерные порошки в смесь алюминия и диоксида кремния — технологически возможно, но экономически нецелесообразно. Кроме того, нанопорошки требуют особых мер безопасности, а производительность линии падает втрое.

Гибридные смеси с поликетоновыми смолами (как раз из ассортимента Инжуй) показали интересные свойства — повышенную адгезию к металлам, но ограниченную термостойкость. Для температур выше 400°C пришлось возвращаться к силикатным связующим.

Сейчас экспериментируем с легированием бором — всего 0.3% B резко снижает температуру начала реакции термитного типа. Но пока не можем добиться стабильного распределения бора в объёме. Возможно, стоит попробовать борсодержащие модификаторы от того же Инжуй — у них есть опыт в силановых агентах.

В целом, производство таких композитов — это постоянный поиск баланса между стоимостью, стабильностью и функциональностью. И главный урок — никогда не экономить на подготовке сырья, потом дороже обойдётся переработка.