Магнезиально-силикатный огнеупор

 

МАГНЕЗИАЛЬНО-СИЛИКАТНЫЙ ОГНЕУПОР ,, включающий форстерит и алюмомагниевую шпинель, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости огнеупора к щелочно-силикатньм расплавам и снижения газопроницаемости при сохранении высокой огнеупорности, он дополнительно содержит периклаз и монтичеллит при следующем соотношении компонентов , мас.% доли: Форстерит51 - 73 Алюмомагниевая шпинель21 - 30 Перикла з5-15 Монтичеллит1 - 4

союз советсйих

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1266122 (5g 4 С 04 В 35/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21 — 30

5-15

1-4 шпинель

Периклаз

Монтичеллит

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21} 3857002/29-33 (22) 04.01.85 (46) 30.11.87.Бюл. У 44 (7i) Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (72) Ю.И.Савченко, В.А.Перепелицын, И.А.Степанова, П.П.Павлов, С.Н.Табатчикова и В.М.Бежаев (53) 666.97 {088.8) (56) Огнеупорные изделия, материалы и сырье, Справочник. — М.: 1977, с. 87.

Заявка ФРГ У 2308171, кл. С 04 В 35/68, 1975. (54 ) (57 ) МАГНЕ ЗИАЛЬНО-СИЛИКАТНЫЙ ОГНЕУПОР,, включающий форстерит и алюмомагниевую шпинель, о т л и ч а ющ и и е я тем, что, с целью повышения устойчивости огнеупора к щелочно-силикатным расплавам и снижения газопронидаемости при сохранении высокой огнеупорности, он дополнительно содержит периклаз и монтичеллит при следующем соотношении компонентов, мас.Ж доли:

Форстерит 51 — 73

Алюмомагниевая,12661

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для производства иэносоустойчивых магнезиально-силикатных

5 изделий и огнеупорных масс, применяемых в футеровках нагревательных и плавильных печей, Целью предлагаемого технического решения является повышение устойчивости огнеупора к щелочно-силикатным расплавам и снижение газопроницаемости при сохранении высокой огнеупорности, Сущность технического решения

15 заключается в фазовом легировании и регулировании пористой текстуры и кристаллической структуры огнеупора путем увеличения содержаиия химически инертного компонента — шпинели в сочетании с высокоогнеупорным минералом-периклазом и известковомагнезиальным силикатом-монтичелли22 2 тичеллита и форстерита более соответственно 4,0.и 73,0 мас. долей, существенно снижается огнеупорность, повышается газопроницаемость и скорость коррозии в щелочно-силикатном расплаве. Причиной ухудшения физикохимических свойств является повышенное содержание оксида кальция,обусловливающее увеличение реакционной способности и канальной пористости огнеупора.

Если массовая доля монтичеллита менее 1,0% то формирование плотной структуры не достигается, огнеупор имеет повышенную пористость, гаэопроницаемость и скорость коррозии в расплавах, Увеличение массовой доли шпинели и периклаэа сверх заявляемых пределов не приводит к заметному ухудшению структуры и свойств огнеупора, однако значительно усложняет его технологию и повышает себестоитом.

Повышение устойчивости заявляемого огнеупора к щелочно-силикатным расплавам достигается благодаря наличию плотного химически инертного огнеупора периклаэофорстеритошпинельного кристаллического сростка с высоким содержанием шпинели MAL 0 и мелкими размерами проницаемых пор.

Тонкопористая текстура также обеспечивает снижение газопроницаемости и скорости инфильтрационно-корроэионных процессов на контакте с расплавами, Имеющийся в составе огнеупора наименее тугоплавкий минерал-монтичеллит Са - MgSi0 (температура плавления 1498 С) выполняет двойную функциональную роль: предотвращает укрупнение пор (коалесценцию) и уменьшает скорость коррозии высокоогнеупорных минералов, Сохранение огнеупорности и других термических свойств предлагаемого огнеупора обеепечивается повышенным содержанием шпинели MgA1 >0 < (температура плавления 2135 С) в сочетании с периклазом Mg0 (температура плавления 2800 С) и форстеритом Mg>Si0 < (температура плавления 1890 C)„ Отрицательное влияние монтичеллита на огнеупорность предлагаемого огнеупора полностью нейтрализуется наличием в нем периклаза и шпинели.

При содержании шпинели и периклаза менее заявляемых пределов, а мон25

55 мость.

Предлагаемые пределы содержания форстерита, являющегося минеральной основой огнеупора, определяются оптимальными суммарными количествами шпинели, периклаэа и монтичеллита.

В качестве сырьевых компонентов использовали спеченный периклаз (Mg0) полученный из химически чистого гидрокарбоната магния путем прокаливания при 1400 С, периклазовый порошок с содержанием СаО от 6,0 до

10,7 мас,% долей, синтезированную шпинель MgAlg0, спеченный форстерит, природный оливин (дунит), прокаленный при 1500 С и плавленый форстеритошпинельный материал, содержащий

15,5-47,3 мас, долей, шпинели

1ЧКА1 -0 q

Составы сырьевых смесей приведены в табл.1, минеральный состав магнеэиально-силикатных огнеупоров приведен в табл.2 (см.стр, 7-8), Изготовление всех образцов огнеупоров осуществляли следующим образом.

Иэ предварительно синтезированных исходных материалов в заданных соотношениях приготовляли полидисперсные смеси порошков, которые увлажняли водным раствором С.Д,Б. плотностью

1,24 г/см до влажности 3,0 и смешивали в течение 5 мин, Из готовых масс прессовали образцы под давлением !50 МПа, Обжиг осуществляли при

1600 C в течение 4 ч. з 12

У. всех полученных образцов изделий определяли открытую пористость (по ГОСТ 2409-80), огнеупорность (по

ГОСТ 4069-80), газопроницаемость (по ГОСТ 11573-80) и средний размер канальных пор (методом ртутной порометрии), 66122

Состав $ 0 A1 0; Ге Оз

А 75,8 0,2 0,1

Б 80,0

В 68,0

12,0

8,0

В качестве состава А применяли промышленное тарное стекло. Составы

Б и В соответствовали синтетическим.стеклам.

Минеральный состав образцов определяли микроскопическими и петрохимическими методами, Свойства полученных образцов приведены в табл, 3 (см.стр.9), Как видно из данных табл.3, предлагаемый огнеупор существенно превосходит сравниваемый по устойчивости к щелочно-силикатным расплавам и газопроницаемости (в среднем в 1,5—

3 раза). Различия в свойствах огнеупора определяются спецификой их минерального состава.

Таблица l

РФ примеров выполнения (РФ образцов) Компоненты сырьевьи смесей

Предлагаемый огнеупор !

Иэ ве стный

1 состав

2 3 4 5, 6

10,0

6,0

6,0

6,0

7,2

12,5

12,5

9,0

19,0 !9 0

9,6

lOi 7

Спеченный периклаз (Mg0) Периклазовый порошок, содержащий СаО, мас.Х доли

Йлавленый форстеритошпинельный материал, содержащий шпинель

MgA1<0< мас.Х доли

Устойчивость к щелочно-силикатным расплавам.оценивали путем измерения объема образцов до и после испытания в стационарных условиях при

1500 0 в течение 3 ч. Были использованы щелочно-силикатные расплавы оех составов, мас.Х доли:

Са0 Mg0 Na>0 Е О

Зе9 Оэ2 1Зю8 1 еО

14,0 — 18,0

Использование предлагаемого огнеупора позволяет значительно повысить износоустойчивость футеровок плавильных н нагревательных печей, упростить технологию производства магнезиально-силикатных изделий,снизить их себестоимость и расширить ассортимент. Для изготовления заявляемого огнеупора можно применять различные природные и техногенные материалы, в том числе плавленые огнеупорные форстеритошпинельные шлаки и другие продукты ферросплавного производства, что служит созданию безотходных технологических процессов и охране окружающей среды.

1266122 PN образцов)

l=

МФ примеров выполнения

Предлагаемый огиеупор знестиый состав

1 1

30,0

87,5

37,0

30,0

25,0

21,0

10,0

S1,0

62,5

Таблица 2

Минералы (название и химическая формула), мас,% доли

98- примеров выполнения (ФУ образцов) Предлагаемый состав

Изв естный состав

3,4 i б

Форстерит Ng SiO<

Шпинель NgA1 0

Периклаз NgO

51,0 62,5 /3,0 90,0

30,0 25,0 21,0 10,0

15,0 10,0 5,0

4,0 2,5 1 0

Монтичеллит

CmgSiO, Компоненты сырьевых смесей

47,3

Шпинель ИдЖ 0

Спеченный форстерит

Ng

Оливин (дунит) Продолжение табл. 1

1266122

Т а б л и ц а 3

Свойства

УФ примеров выполнения (РУ образцов) Предлагаемый огнеупор

Известный состав

4 5 6

4,6

4,8

5,3

5,0

5,6

5 1

5,8

5 3

5,9

Газопроницаемость, мкм

0,61 0,57 0,54

0,43 0,39 1,60

0,51

Открытая пористость, 7.

16,5 16,1

18,5 18,2

18,3

17,8

18,8

10-14 9-12

12-15

10-13

l0-12 - 8-10 30-32

Огнеупорность, ОС

1750 1740

1730 ) 1730

1740 1750 ) 1740

Корректор И.Муска

Редактор М. Панфилов ска я

Тираж 588

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Подписное

Заказ 5912

Производственно-полиграфическое предприятие,,Ужгород, ул.Проектная, 4

Уменьшение объема образца после испытания в щелочно-силикатном расплаве, состава, Ж

Средний размер канальных пор, мкм

2,9 2,1

3ю5 3 2

3,8 3,3 гл

Со ставит ель Л, Булгак ов а

Техред М.Морг ентал .

4,9 7,8

5,4 9,3

5,5 10 4