Самоспекающийся состав для кладки огнеупорных изделий, приготовления огнеупорного бетона и изготовления огнеупорных кирпичей
Номер инновационного патента: 22276
Опубликовано: 15.02.2010
Авторы: Будон Геннадий Гаврилович, Будон Владимир Геннадьевич
Формула / Реферат
Изобретение относится к огнеупорной про-мышленности и может быть использовано при футеровке тепловых агрегатов цветной и черной металлургии, нефтеперерабатывающей промышлен-ности, промышленности строительных материалов и энергетики.
Состав содержит мас.%:
алюминий ПА-4 - 2-4,
глину огнеупорную - 10-30,
жидкое стекло - 8-9,
лигносульфонат - 1-3,
сульфат магния - 3-5,
селитру - 2-4,
магнезит- остальное.
Изобретение позволит повысить огнеупорность, снизить открытую пористость, снизить глубину разъедания шлаком футеровочных покрытий.
Текст
(51) 04 35/04 (2006.01) С 04 В 33/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ ности, промышленности строительных материалов и энергетики. Состав содержит мас. алюминий ПА-4 - 2-4,глину огнеупорную - 10-30,жидкое стекло - 8-9,лигносульфонат - 1-3,сульфат магния - 3-5,селитру - 2-4,магнезит- остальное. Изобретение позволит повысить огнеупорность,снизить открытую пористость, снизить глубину разъедания шлаком футеровочных покрытий.(54) САМОСПЕКАЮЩИЙСЯ СОСТАВ ДЛЯ КЛАДКИ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНОГО БЕТОНА И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ КИРПИЧЕЙ(57) Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано при футеровке тепловых агрегатов цветной и черной металлургии, нефтеперерабатывающей промышлен 22276 Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления огнеупорного кирпича, изделий из бетона, для кладки футеровки высокотемпературных агрегатов цветной и черной металлургии,нефтеперерабатывающей промышленности, промышленности строительных материалов и энергетики. Известна огнеупорная масса для изготовления огнеупорных изделий, содержащая мас. Магнезит - 28-32 Окисленное железо - 23-28 Алюминий -10-13 Хромомагнезит - 18-22 Огнеупорная глина - 5-6 Жидкое стекло - 6-9(А.с СССР 1463728, кл. С 04 В 35/12, 1989 г.) Эта масса при применении обладает достаточно высокой термостойкостью, но большое количество в смеси окислов железа и алюминия обусловливает бурную экзотермическую реакцию, с образованием раковин и пустот, при этом процесс спекания и синтеза химических соединений полностью не заканчивается,это увеличивает пористость получаемых изделий до 34,5, а также повышает трещиноватость за счет большого количества магнезита в массе. Известна шихта для изготовления огнеупоров(А.с СССР 1615166 кл С 04 В 35/06, 1976 г.) содержащих мас.Магнезиальный порошок - 25-35 Каменноугольную смалу или пековую связку - 5-8 Углеродосодержащую составляющую - 3-5 Алюминиевый порошок -1-7 Доломит - остальное. Изделие из данного состава характеризуется недостаточно высоким пределом прочности на сжатие 32-52 МПА, и небольшим сроком хранения огнеупоров 5-20 суток,значительным газовыделением каменноугольной смолы и углеродосодержащей составляющий в процессе обжига огнеупоров. 24412232 232 332 2 3(О 3)222 О 413 2342232222 Взаимодействие сульфата магния с алюминием(реакция 1), сопровождается высоким выделением тепла, продукты реакции получаются в расправленном состоянии, поэтому в массу вводят наполнитель магнезит с целью снижения температуры самоспекания смеси (1000-1950 С) до образования твердых продуктов спекания (реакция 2). Введение в состав шихты селитры (сильного окислителя) при взаимодействии с окисью магния(реакция 3), приводит к повышению температуры спекания шихты с образованием химически стойкого нитрата магния, что увеличивает стойкость обоженной смеси при контакте с расплавами 2 Наиболее близким по технической сущности является состав огнеупорной смеси, содержащий в мас.Алюминий ПА-4 -1-3 Глина огнеупорная - 43-46 Жидкое стекло - 8-9 Лигносульфонат - 1-3 Магнезит- остальное.(Предварительный патент 10434, бюл. 7,16.07.2001) Недостатком прототипа является недостаточно высокое качество огнеупорной смеси. Так, при выдерживании смеси в конвертерном шлаке в течение двух часов, глубина разъедания шлаком 0,70,9 мм, что составляет 17,5-22,3 от толщины шва(4 мм) находящегося между кирпичами, а значит,обожженная огнеупорная смесь имеет высокую пористость. Это приведет к низкому сроку службы огнеупоров за счет химической коррозии. Задачей настоящего изобретения является создание самоспекающегося огнеупорного состава,для кладки огнеупорных изделий, приготовления бетона и изготовления кирпича с более высокими техническими характеристиками. Технический результат достигается тем, что самоспекающийся состав, включающий алюминий,глину огнеупорную, жидкое стекло, лигносульфонат, магнезит, согласно изобретению, дополнительно содержит сульфат магния и селитру при следующим соотношении компонентов, мас.Алюминий ПА-4 - 2-4,Глина огнеупорная - 10-30 Жидкое стекло - 8-9 Лигносульфонат - 1-3 Сульфат магния - 3-5 Селитра - 2-4 Магнезит - остальное. Огнеупорная смесь при нагревании (950-1000 С) самоспекается за счет экзотермических реакций протекающих при взаимодействии восстановителей и окислителей, например алюминий с сульфатом магния, окисью магния магнезита, селитрой,кремнеземом огнеупорной глины и жидким стеклом по следующим реакциям(кладочного раствора,бетона,кирпичей),увеличивая срок службы их. Прохождение реакций (4, 5) приводит к образованию кристаллической фазы форстерита (т. пл. 1890 С), тугоплавкого оксида алюминия (т.пл. 2050 С), способствует повышению огнеупорных и прочностных свойств кладки. Мелко пористая структура форстерита, низкая пористость и высокая плотность оксидов типа О 2 положительно влияет и на снижение интенсивности 22276 проникновения реагентов плавки в огнеупорные материалы. Таким образом, введение в состав шихты сульфата магния и селитры повышает технические характеристики самоспекающихся огнеупорных материалов, увеличивает химическую стойкость изделий, снижает пористость и повышает термостойкость за счет образований форстерита,тугоплавких соединений оксида алюминия шпинели 2 О 3, повышает пределы прочности кирпичей на сжатие. Соотношение компонентов определены экспериментально, отклонение от него приводит к снижению качества огнеупорных изделий. В качестве восстановителя взят алюминий(порошок марки ПА-4 с дисперсностью частиц менее 100 мкм), который обладает высокой восстановительной способностью при протекании экзотермической реакции, а следовательно, влияет на качество получаемых продуктов. При содержании алюминия менее 2 мас. или более 4 мас., соответственно, приводит к неустойчивому процессу самоспекания или экзотермическая смесь горит с образованием жидкой фазы, что отрицательно влияет на качество получаемых продуктов спекания. Сульфат магния 4 7 Н 2 О природный (с размером частиц менее 20 мкм) используется как окислитель, реагирующий с алюминием в экзотермической реакции самоспекания. Содержание сульфата магния менее 3 мас.приводит к снижению устойчивости самоспекания экзотермической смеси, а при содержании сульфата магния более 5 смесь горит более интенсивно,масса размягчается, деформируется, что приводит к снижению качества продуктов спекания. Содержание селитры 23 менее 2 мас.приводит к снижению образования химически стойкого нитрата магния, что снижает качество продуктов спекания, а содержание более 4 к повышению температуры спекания, размягчению массы, к снижению качества продуктов спекания. Жидкое стекло плотностью 1,36-1,38 г/см 3,выполняющее роль связующего, схватывающего вещества способствующего затвердеванию в процессе проведения футеровочных, бетонных и формовочных работ, вводится в состав шихты в количестве 8-9 мас. . При содержании жидкого стекла менее 8 мас. шихта получается сыпучий, окомкованной, при содержании более 9 мас. - жидкой текучей, что отрицательно сказывается на проведении работ перед ведением процесса самоспекания. Содержания огнеупорной глины 10-30 мас.в сочетании с лигносульфонатом усиливает пластифицирующие свойства этих компонентов,увеличивая прочность изделий. При содержании глины менее 10 мас.уменьшается пластичность смеси, при увеличении содержания более 30 мас. снижается прочность изделий. Наполнитель магнезит с содержанием основных компонентов, мас.- 85-92, А 12 О 3 - 1-3, 22-6, 23 - 1-4, дисперсность не более 20 мкм. Для приготовления огнеупорного самоспекающегося бетона применяются дробленные хромомагнезитовые кирпичи(возможно бывшие в употреблении), дисперсностью 0-15 мм, при этом содержание класса 0-1 мм не менее 50 мас. . Соотношение ингредиентов позволяют получить изделия с открытой плотностью не более 16-22, с незначительной глубиной разъедания 0,2-0,4 мм. Все примеры выполнены аналогично описанным примерам 1,2,3,4,5,6, но в соответствии параметрам,приведенным в таблице. Пример 1. Самоспекающийся состав для кладки огнеупорных изделий готовили из экзотермической смеси состава Кг на 100 кг смеси или мас. Алюминий 3 3 Глина огнеупорная 27 27 Жидкое стекло 8 8 Лигносульфонат 2 2 Сульфат магния 3 3 Селитра 2 2 Магнезит 55 55 Размеры частиц алюминия менее 100 мкм, глины огнеупорной не более 0,3 мм, сульфата магния менее 20 мкм. Экзотермическую смесь готовили следующим образом брали в сухом виде 3 кг алюминия, 27 кг огнеупорной глины, 2 кг лигносульфоната, сульфата магния 3 кг, селитры 2 кг, магнезита 55 кг и тщательно перемешивали. В полученную смесь вводили 8 кг жидкого стекла плотностью 1,37 г/см 3 при тщательном перемешивании до получения однородной массы и готовую смесь использовали при кладке образцов хромомагнезитовых огнеупоров с толщиной шва 3-4 мм. При достижении в тепловом агрегате температуры 1000 С происходит самоспекание смеси в течение 30 минут. Огнеупор шва после спекания имел следующие технические характеристики огнеупорность 1860 С,открытая пористость 21 , глубину разъедания шва 0,35 мм. Глубину разъедания конвертерным шлаком огнеупора кладки (между кирпичами) определили на образцах переклазохромитового кирпича марки ПХСП размерами 100/100/50 после самоспекания с толщиной шва 4 мм. С этой целью образец помещали в расплав конверторного шлака состава массвинца 16,3,цинка 5,3, меди 3,5, окиси кальция 22,6 при температуре 1250 С, где выдерживали в течении 2 часов. Затем охлажденный образец распиливали,отполировывали поверхность и замеряли величину проникновения шлака внутрь образца в результате химического взаимодействия. Толщину проникновения шлака определяли визуально. 22276 Пример 2. Самоспекающийся состав для кладки огнеупорных изделий готовили из экзотермической смеси состава Кг на 100 кг смеси или мас. Алюминий 4 4 Глина огнеупорная 30 30 Жидкое стекло 9 9 Лигносульфонат 3 3 Сульфат магния 5 5 Селитра 3 3 Магнезит 46 46 Размеры частиц алюминия менее 100 мкм, глины огнеупорной не более 0,3 мм, сульфата магния не менее 20 мкм. Экзотермическую смесь готовили следующим образом брали 4 кг сухого алюминиевого порошка,30 кг огнеупорной глины, 3 кг лигносульфонат, 5 кг сульфата магния, 3 кг селитры, 46 кг магнезита и тщательно перемешивали. В полученную смесь вводили 9 кг жидкого стекла плотностью 1,38 г/см 3 при тщательном перемешивании до получения однородной массы и готовую смесь использовали при кладке образцов хромомагнезитовых огнеупоров с толщиной шва 3 мм. При достижении в тепловом агрегате температуры 1000 С происходит самоспекание смеси в течении 30 минут. Огнеупор шва после спекания имел следующие технические характеристики огнеупорность 1870 С,открытая пористость 20 , глубину разъедания шва 0,33 мм, которая определялась по аналогичной методике примера 1. Пример 3. Самоспекающийся состав для приготовления огнеупорного бетона готовили из экзотермической смеси состава Кг на 100 кг смеси или мас. Алюминий 3 3 Глина огнеупорная 20 20 Жидкое стекло 8 8 Лигносульфонат 3 3 Сульфат магния 4 4 Селитра 3 3 Магнезит 30 30 Дробленный хромомагнезитовые кирпичи 29 29 Размеры частиц алюминия менее 100 мкм, глины огнеупорной не более 0,3 мм, сульфата магния 20 мкм. Экзотермическую смесь готовили следующим образом брали 3 кг сухого алюминиевого порошка,20 кг огнеупорной глины, 3 кг лигносульфаната, 4 кг сульфата магния, 3 кг селитры, 30 кг магнезита,29 кг дробленного хромомагнезитового кирпича крупностью 0-15 мм и тщательно перемешивали. В полученную смесь вводили 8 кг жидкого стекла плотностью 1,38 г/см 3 при тщательном перемешивании до получения однородной массы. Затвердевающую массу в форме куба помещали в 4 тепловой агрегат, и при температуре 1000 С происходило самоспекание в течение 30 минут. Кубик бетона после спекания шихты имел следующие технические характеристики огнеупорность 1850 С, открытая пористость 22,глубину разъедания стенки бетонного куба 0,4 мм,которая определялась по аналогичной методике примера 1. Пример 4. Самоспекающийся состав для приготовления огнеупорного бетона готовили из экзотермической смеси состава Кг на 100 кг смеси или мас. Алюминий 4 4 Глина огнеупорная 25 25 Жидкое стекло 9 9 Лигносульфонат 2 2 Сульфат магния 5 5 Селитра 4 4 Магнезит 21 21 Дробленный хромомагнезитовые кирпичи 30 30 Размеры частиц алюминия менее 100 мкм, глины огнеупорной не более 0,3 мм, сульфата магния 20 мкм. Экзотермическую смесь готовили следующим образом брали 4 кг сухого алюминиевого порошка,30 кг огнеупорной глины, 2 кг лигносульфоната,5 кг сульфата магния, 4 кг селитры, 21 кг магнезита,46 кг дробленного хромомагнезитового кирпича крупностью 0-15 мм и тщательно перемешивали. В полученную смесь вводили 9 кг жидкого стекла,плотностью 1,36 г/см 3,при тщательном перемешивании, до получения однородной массы. Затвердевающую массу в форме куба помещали в тепловой агрегат, и при температуре 1000 С происходило самоспекание в течение 30 минут. Кубик бетона после спекания шихты имел следующие технические характеристики огнеупорность 1860 С открытая пористость 22,5, глубину разъедания стенки бетонного куба 0,45 мм, которая определялась по аналогичной методике примера 1. Пример 5. Самоспекающийся состав для изготовления огнеупорных кирпичей готовили из экзотермической смеси состава Кг на 100 кг смеси или мас. Алюминий 3 3 Глина огнеупорная 20 20 Жидкое стекло 8 8 Лигносульфонат 2 2 Сульфат магния 44 44 Селитра 3 3 Магнезит 60 60 Размеры частиц алюминия менее 100 мкм, глины огнеупорной не более 0,3 мм, сульфата магния 20 мкм. Экзотермическую смесь готовили следующим образом брали 3 кг сухого алюминиевого порошка,20 кг огнеупорной глины, 2 кг лигносульфоната,4 кг сульфата магния, 3 кг селитры, 60 кг магнезита 22276 дисперсностью не более 20 мкм и тщательно перемешивали. В полученную смесь вводили 8 кг жидкого стекла плотностью 1,37 г/см 3 при тщательном перемешивании до получения однородной массы. Полученную массу загружали в пресс-формы и осуществляли прессование усилием 1350-1500 кг/ см 2. При разогреве спрессованных кирпичей при температуре 1000 С экзотермическая смесь спекалась в течении 30 минут. Кирпич после спекания шихты имел следующие технические характеристики огнеупорность 1870 С открытая пористость 22, глубину разъедания стенки кирпича в шлаке 0,43 мм, которая определялась по аналогичной методике примера 1. Пример 6. Самоспекающийся состав для изготовления огнеупорных кирпичей готовили из экзотермической смеси состава Кг на 100 кг смеси или мас. Алюминий 3 3 Глина огнеупорная 10 10 Жидкое стекло 9 9 Лигносульфонат 1 1 Сульфат магния 5 5 Селитра 2 2 Магнезит 69 69 Размеры частиц алюминия менее 100 мкм, глины огнеупорной не более 0,3 мм, сульфата магния 20 мкм. Экзотермическую смесь готовили следующим образом брали 4 кг сухого алюминиевого порошка,10 кг огнеупорной глины, 1 кг лигносульфоната,5 кг сульфата магния, 2 кг селитры, 69 кг магнезита дисперсностью не более 20 мкм и тщательно перемешивали. В полученную смесь вводили 9 кг жидкого стекла плотностью 1,38 г/см 3 при тщательном перемешивании до получения однородной массы. Полученную массу загружали в пресс-формы и осуществляли прессование усилием 1350-1500 кг/ см 2. При разогреве спрессованных кирпичей при температуре 1000 С экзотермическая смесь спекалась в течении 30 минут. Кирпич после спекания шихты имел следующие технические характеристики огнеупорность 1860 С открытая пористость 21, глубину разъедания стенки кирпича в шлаке 0,42 мм, которая определялась по аналогичной методике примера 1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Самоспекающийся состав для кладки огнеупорных изделий, приготовления огнеупорного бетона и изготовления огнеупорных кирпичей,содержащий алюминий ПА-4, глину огнеупорную,жидкое стекло,лигносульфонат,магнезит,отличающийся тем, что дополнительно содержит сульфат магния и селитру при следующем соотношении компонентов, мас. алюминий ПА-4 2-4 глину огнеупорную 10-30 жидкое стекло 8-9 лигносульфонат 1-3 сульфат магния 3-5 селитра 2-4 магнезит остальное
МПК / Метки
МПК: C04B 35/04, C04B 33/04
Метки: состав, огнеупорного, изготовления, кладки, огнеупорных, бетона, изделий, кирпичей, самоспекающийся, приготовления
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/6-ip22276-samospekayushhijjsya-sostav-dlya-kladki-ogneupornyh-izdelijj-prigotovleniya-ogneupornogo-betona-i-izgotovleniya-ogneupornyh-kirpichejj.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Самоспекающийся состав для кладки огнеупорных изделий, приготовления огнеупорного бетона и изготовления огнеупорных кирпичей</a>
Предыдущий патент: Сырьевая смесь для изготовления шлакощелочного бетона
Следующий патент: Способ получения глицеридов изовалериановой кислоты
Случайный патент: Экспериментальная установка для регистрации интенсивности и вариации космических лучей в реальном масштабе времени