Шихта для изготовления безобжиговых огнеупоров

(51)7 С 04 35/04 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Бирюкова Алла Александровна Бейсембаев Эльдар Булатович Кенжалиев Багдаулет Кенжалиевич Нечистых Гаврила Александрович Тихонова Татьяна Александровна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Институт металлургии и обогащения Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЖИГОВЫХ ОГНЕУПОРОВ(57) Изобретение относится к области создания безобезжиговых огнеупорных материалов, предназначенных для футеровки тепловых агрегатов различных отраслей промышленности. Состав шихты включает в себя, мас. шлак производства высокоуглеродистого феррохрома 72,3-84,0 серпентинит 10,0-20,0 жидкое стекло 5,0-7,0 кремнефтористый натрий 0,7-1,0. При службе изделий из данной шихты при температурах до 120 С не наблюдается разупрочнение огнеупорной футеровки. 11017 Изобретение относится к огнеупорным материалам, предназначенным для производства огнеупорной футеровки тепловых агрегатов металлургической, цементной, стекольной, химической отраслей промышленности и энергетики. Известна шихта для получения огнеупорного покрытия, включающая магнезитсодержащий материал из группы магнезит, периклазофорстерит, алюмомагнезиальную шпинель, асбест, натриевое жидкое стекло и брусит (а. с. СССР 1680670, кл. С 04 В 35/04, 1991). Огнеупорные материалы, полученные из этой шихты, обладают низкой степенью металлопропитки, однако она имеет существенный недостаток. Безобжиговые огнеупоры, полученные из этой шихты, в процессе службы до 1200 С, претерпевают процесс разупрочнения футеровки вследствие разложения брусита 2 в интервале 200-600 С,разрыхляющего структуру огнеупора и снижающего, тем самым, прочность изделия. Известна шихта для производства огнеупорных изделий, содержащая форстерит, клиноэнстатит,хромшпинелид, магнетит (а. с. СССР 1682350, кл. С 04 В 35/04, 1991). Огнеупоры, полученные из этой шихты, обладают повышенной устойчивостью к расплавленной стали и огнеупорностью. Однако она имеет существенный недостаток, т. к. при изготовлении безобжиговых огнеупоров из этой шихты изделия при службе до 1200 С претерпевают разупрочнение вследствие неспекаемости массы при этих температурах службы. Известна шихта для получения заправочного материала для ремонта печей, включающая форстерит и магнезитсодержащие компоненты (а. с. СССР 1795960, кл. С 04 В 35/04, 1993). В качестве форстеритсодержащего компонента использовали дунит, магнезитосодержащего - доломит. Шихта обладает высокой степенью сцепления, однако она имеет существенный недостаток. Безобжиговые огнеупоры, полученные из этой шихты, в службе в агрегатах при температуре до 1200 С претерпевают разупрочнение. Структура огнеупора разрыхляется вследствие разложения доломита при температуре 400-1000 С. В интервале 500-700 С происходит разложение магнезитовой составляющей по схеме 3 СО 2, а в интервале 900-1000 С кальцитовой по схеме СаСО 2 СаОСО 2. Наиболее близким к изобретению по составу шихты является техническое решение по авторскому свидетельству 1779679, С 04 В 35/20, 1992. Шихта для изготовления магнезиальносиликатных огнеупоров содержит периклазовый порошок, плавленый периклазошпинелидный материал, форстеритсодержащий компонент - дунит, а в качестве связки - сульфитно-спиртовую барду, плотностью 1,24 г/см 3. Изделия, изготовленные из этой массы, обладают высокой термостойкостью и шлакоустойчивостью. Однако безобжиговые изделия, полученные из этой шихты, имеют существенный недостаток - разупрочнение в процессе службы в агрегатах при 2 службе до 1200 С вследствие неспекаемости массы при этих температурах. Такая масса, обладая высокой огнеупорностью, спекается только выше температуры 1500 С с постепенным нарастанием прочности изделий. Футеровка из таких огнеупоров должна подвергаться предварительному высокотемпературному обжигу при 1500 С. Техническим результатом изобретения является устранение процесса разупрочнения при использовании безобжиговых форстеритовых огнеупоров в установках с температурой службы до 1200 С. Этот результат обеспечивается составом шихты для изготовления безобжиговых огнеупоров, включающим форстеритсодержащий компонент и связующее, при этом шихта дополнительно содержит серпентинит, в качестве форстеритсодержащего компонента - шлак производства высокоуглеродистого феррохрома, а в качестве связующего - жидкое стекло и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас. шлак производства высокоуглеродистого феррохрома 72,3-84,0 серпентинит 10,0-20,0 жидкое стекло 5,0-7,0 кремнефтористый натрий 0,7-1,0. Сущность изобретения заключается в следующем. В предлагаемой шихте смесь тонкодисперсного шлака и серпентинита со связкой из жидкого стекла и кремнефтористого натрия играет роль связующей массы изделия. Крупнозернистый шлак выступает заполнителем. Жидкое стекло обладает вяжущими свойствами. В присутствии отвердителя - кремнефтористого натрия (26) из его раствора выделяется гель О 2,цементирующий частицы заполнителя и обуславливающий процесс схватывания и твердения массы безобжигового огнеупора. При этом частицы кремнезема связываются друг с другом и образуют прочный кремнеземистый скелет, в промежутках которого находятся частицыи 26. Положительное влияние присутствующего серпентинита проявляется в процессе службы огнеупора. Под воздействием температур до 1200 С серпентинит шихты разлагается с выделением активного тонкодисперсного кремнезема по схеме 2(3222 Н 2 О)3(2 О 2)О 24 Н 2 О, вступающего в реакцию с натрийсодержащими соединениями ( и 26) с образованием бисиликата натрия. Реакционный слой новообразований, находясь на периферии зерен заполнителя, способствует срастанию отдельных фрагментов структуры в единое целое при сравнительно невысоких температурах (до 700 С), что упрочняет огнеупор. Примеры составов шихт Во всех примерах исходные материалы подвергались предварительной подготовке. 11017 Использовали шлаки производства высокоуглеродистого феррохрома состава, мас.- 40,446,5 О 2 - 29,5-31,8 С 23 - 4,18-5,37 А 2 О 3 - 15,015,3- 0,98-1,12. Шлаки подвергали дроблению до максимального размера зерен - 3 мм. Тонкомолотую часть шихты получали совместным помолом смеси шлака, серпентинита и кремнефтористого натрия (26) в заданном соотношении компонентов до прохождения через сито 0,063 мм - 95 всего материала. Кремнефтористый натрий в состав шихты вводится, как отвердитель связки, и служит для ускорения процесса твердения массы. Его количество установлено экспериментально и должно быть не более 0,7-1,0 мас. от массы шихты. Фракционный состав шихты для получения безобжиговых изделий во всех примерах следующий(мас.) фракция 3-1 мм - 40 1-0 мм - 30 менее 0,063 мм - 30 Шихту готовили в расчете на получение 100 кг формовочной массы. Крупная фракция шихты (3-1 мм и 1-0 мм) во всех случаях представлена шлаком высокоуглеродистого феррохрома. Часть шлака (10-20 мас.) используется для получения тонкомолотой связки шихты фракции менее 0,063 мм. Пример 1. Тонкомолотая часть шихты фракций менее 0,063 мм подготовлена совместным помолом смеси, состоящей из 20 кг (20,0 мас.) шлака, 10 кг(10,0 мас.) серпентинита и 1 кг (1,0 мас.) 26. Смесь мололи до прохождения через сито 0,063 мм 95 материала. Шихту подготавливали в смесителе, в который сначала засыпали крупную фракцию - 3-1 мм и 10 мм, в количестве 64 кг (64,0 мас.), заливали все количество жидкого стекла - 5 кг (5,0 мас.), плотностью 1,37 г/см 3, смесь перемешивали 1-2 минуты,затем засыпали приготовленную выше тонкомолотую смесь и все перемешивали ещ 2-3 минуты до получения однородной массы. Из подготовленной шихты формовали изделия на гидравлическом прессе с удельным давлением прессования 80 Н/мм 2. Отформованные изделия просушивали при комнатной температуре 24 часа, затем ещ 24 часа при температуре 110 С в сушильном шкафу. После сушки часть образцов подвергали анализу для определения свойств, другая часть обжигалась при разных температурах для установления возможного разупрочнения изделий в интервале температур 200-1200 С (см. табл., состав 1). Пример 2. В смеситель засыпали шлак фракций 3-1 и 1-0 мм в количестве 62,3 кг (62,3 мас.), заливали 7 кг (7,0 мас.) жидкого стекла плотностью 1.37 г/см , смесь перемешивали в течение 1-2 минут,затем засыпали 30,7 кг тонкомолотой смеси фракции менее 0,063 мм, состоящей из 15 кг (15,0 мас.) шлака, 15 кг (15,0 мас.) серпентинита и 0,7 кг(0,7 мас.) 26. Всю массу перемешивали ещ 2-3 минуты. Дальнейшие операции повторяются, как в примере 1. Свойства изделий приведены в таблице (состав 2). Пример 3. В смеситель засыпали шлак фракций 3-1 и 1-0 мм в количестве 62,3 кг (62,3 мас.), заливали 7 кг (7,0 мас.) жидкого стекла плотностью 1,37 г/см, смесь перемешивали в течение 1-2 минут,затем засыпали 30,7 кг тонкомолотой смеси фракции менее 0,063 мм, состоящей из 10 кг (10,0 мас.) шлака, 20 кг (20,0 мас.) серпентинита и 0,7 кг(0,7 мас.) 26 . Всю массу перемешивали ещ 2-3 минуты. Дальнейшие операции повторяются, как в примере 1. Свойства изделий приведены в таблице (состав 3). Данные таблицы показывают, что изделия из предлагаемой шихты не дают разупрочнения при температурах до 1200 С, в то время как по прототипу наблюдается падение прочности, особенно в интервале 800-1200 С. Таблица Состав шихты и свойства безобжиговых форстеритовых огнеупоров Шихта для изготовления безобжиговых огнеупоров, включающая форстеритсодержащий компонент и связующее, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит серпентинит, в качестве форстеритсодержащего компонента - шлак производства высокоуглеродистого феррохрома, а в качестве свя 6 200 400 600 800 1000 1200 400 600 800 1000 1200 200 зующего - жидкое стекло и кремнефтористый натрий при следующем соотношении компонентов,мас. шлак производства высокоуглеродистого феррохрома 72,3-84,0 серпентинит 10,0-20,0 жидкое стекло 5,0-7,0 кремнефтористый натрий 0,7-1,0.