Мертель для склеивания огнеупорных изделий

 

Мертель для склеивания огнеупорных изделий. Используется в промышленности огнеупорных материалов. Сущность: мертель для склеивания огнеупорных изделий содержит, мас.%: отработанный алюмохромовый катализатор производства синтетического каучука 65-80, связка из технических лигносульфонатов и пылеуноса цементных мельниц в соотношении V62 до 1:83, количество связки 5-15, кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд 15-20. Мертель готовят затворением водным раствором технических лигносульфонатов смеси сухих компонентов. Механическая прочность шва кгс/см2 89,5, прочность сцепления мертеля с футеровкой кгс/см 61,5. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 04 В 35/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4856863/33 (22) 13,06.90 (46) 07,11.92. Бюл. N. 41 (71) Государственный всесоюзный научноисследовательский институт цементной промышленности "НИИЦемент" (72) Л,В,Салина, Т.П.Чеснокова, И,М.Кодолова и О.M.Ïî÷èaàëîâà (56) Авторское свидетельство СССР

N 697468, кл. С 04 В 35(10, 1979, Авторское свидетельство СССР

N. 410000, кл. С 04 В 35/18, 1974. (54) МЕРТЕЛЬ ДЛЯ СКЛЕИВАНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Мертель для склеивания огнеупорных изделий. Используется в промышленности

Изобретение относится к промышленности огнеупорных материалов и может быть использовано в цементной промышленности, например, при проведении футеровочных работ во вращающихся клинкерообжигательных печах.

Известен меотель для склеивания огнеупорных изделий, включающий высокоглиHоэемистый наполнитель, связку из кремнеэоля или жидкого стекла и пластификатор — высокоглиноземистый цемент.

Недостатками данного мертеля являются неудовлетворительное сцепление с футеровкой, применение дорогих и дефицитных составляющих компонентов, возможность эффективной его работы только в зонах печи, отфутерованных высокоглиноземистым огнеупором, а в других зонах печи — недостаточная механическая прочность шва, „„БЦ„„1773892 А1 огнеупорных материалов. Сущность: мертель для склеивания огнеупорных иэделий содержит, мас.,ь: отработанный алюмохромовый катализатор производства синтетического каучука 65-80. связка из технических лигносульфонатов и пылеуноса цементных мельниц в соотношении 1:62 до

1:83. количество связки 5-15, кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд 15 — 20. Мертель готовят затворением водным раствором технических лигносульфонатов смеси сухих компонентов. Ме.<аническая прочность шва кгс/см 89,5, прочность сцепления мертеля с футеровкой кгс/см 61,5. 2 табл.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является мертель, включающий корундовый наполнитель и комплексную связку, состоящую из полифосфата натрия и сульфитноспиртовой барды.

Однако, этот мертель не обеспечивает достаточной механической прочности шва, хотя для изготовления его используется дорогой корундовый наполнитель.

Целью изобретения является пов .. шение механической прочности шва и прочности его сцепления с футеровкои в диапазоне температур 1000 — 1500 С и снижение его стоимости.

Укаэанная цель достигается тем, что мертель для склеивания огнеупорных иэделий, включающий глиноземсодержа,ций наполнитель и связку - технические лигносульфонаты, содержит в качестве глино:гем

1773892

35 содержащего наполни еля о р боганный алюмохромовый катализатор производства синтетического каучука. а связка — дополни, тельно содержит пылеунос цементных мельниц в соотношении с техническими 5 лигносульфонатами от 62:1 до 83:1, а мертель дополнительно содержит кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд, при следующем, соотношении 10 компонентов,мас. :

Отработанный алюмохромовый катализатор производства синтетического каучука 65-80 15

Указанная связка 5 — 15

Кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд 15 — 20 20

Дополнительно содержащийся в связке мертеля пылеунос цементных мельниц представляет собой некондиционную цементную пыль, осажденную из аспирационного воздуха цементных мельниц в любых 25 пылеочистных сооружениях, установленных за мельницами: циклонах, мультициклонах, электрофильтрах, рукавных фильтрах и пр.

Химический состав такой некондицион- 30 ной пыли (на сухую массу вещества) находится в пределах, мас, :

СаО 33-58

S Oz 10-15

А!203 4 — 6

FezOg 2,8-3,7

Vg0 0,6-1,2

КгО 3,5-10,8

МарО 0,9-9,0

TiOz 0,5- 1,0 40

ППП Остальное.

Отмечаем также, что водный раствор технических лигносульфонатов, используемый для затворения мертеля предложенного компонентного состава, характеризуется 45 количеством в нем технических лигносульфонатов, равным 0,15-0,25 j (считая при этом на сухое вещество), Исходя из нормы на 100 кг сухого мертеля, необходимо 43-53 л воды, При этом водный раствор техниче- 50 ских лигносульфонатов используется как гидрофильная добавка для обеспечения пластичности мертеля, Предложенная совокупность отличительных признаков соответствует критерию 55

"новизны", т.к. ни в патентной, ни в технической литературе указанные отличительные признаки не описаны.

Эти же отличительные признаки соответствуют и критерию "существенные отличия", поскольку применение в составе мертеля кремнеземсодержащих хвостов мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд, а в качестве связки — композиции пылеуноса цементных мельниц в соотношении с техническими лигносульфонатами от 62:1 до 83:1 обеспечивает наряду с положительным решением экологической проблемы при использовании отходов горно-рудного и цементного производства (более дешевых по сравнению с прототипом) также и существенное удешевление мертеля и клинкера в целом, а присутствие в кремназемсодержащих хвостах мокрой магнитной сепарации от переработки титано1иагнетитовых руд и в глиноземсодержащем наполнителе небольшого количества цветных и редких металлов: V20g, ВаО, ЕгОр, СггОз и др.. a также весь комплекс предлагаемых связки и наполнителя способствуют созданию мелкокристаллической структуры шва сложного химико-минералогического состава, обеспечивающих его особую плотность и монолитность, повышение контакта — сцепления с футеровкой и механической прочности шва и при повышенных и при высоких температурах,улучшающих его пластичность и позволяющих испольэовать предлагаемый мертель в диапазоне температур по зонам вращающихся клинкерообжигательных печей, что значительно удешевляет футеровочные работы, Указанные эффекты в прототипе настоящего изобретения не достигаются.

Кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд имеют следующий химический состав, мас,о :

$! 02 42,6 — 62,0

А120з 8 — 12

Fez0z 4 — 4,5

FeO 2,4-2,9

СаО 12 — 20

Mg0 10-12

TI 02 0,8 — 1,0

МП02 0,2-0,3

Р20ь 0,1-0,2

Ч205 0,1-0,7

Сг20з 0,1 — 1,8

ВаО 0,1 — 0,5

Ег02 0,1 — 1,5

Наряду с названными хвостами от переработки титанпмагнетитовых руд и связкой для составления предлагаемого мертеля в качестве глиноземсодержащего наполнителя применяется отработанный алюмохромовый катализатор — пыль, осажденная в последних полях электрофильтрог. являющаяся отходом при производств» син1еli!17 3892 ческого каучука, и имеющая следующий химический состав, мас. :

А120з 74 — 77,4

Сг20з 13-14,5

Si 02 9-10

РегОз 0,3 — 0.6

Mg0 0,2 — 0.5

RzO 0,1-0.4.

Предложенный состав мертеля апробирован в лабораторных условиях. Компонентный состав исследованных образцов мертеля представлен в табл. 1.

П о и м е р. В соответствии с расчетным компонентным составом (см. табл. 1) отвешивается соответствующее количество каждого сухого исходного для приготовления предлагаемого мертеля компонента: кремнеземсодержащих хвостов мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд, отработанного алюмохромового катализатора производства синтетического каучука и пылеуноса цементных мельниц, Их сухую смесь затворяют соответствующим водным раствором технических лигносульфонатов, отливают кубики 20х20х20 мм, которые выдерживают в форме на воздухе 24 часа, сушат в течение 2 — 3 ч при температуре 50 С в сушильном шкафу, освобождают от форм и обжигают в лабораторной электродуговой печи в течение 1,5 ч при температурах: 1000, 1300 и 1500 С, после чего проводят стандартные испытания кубиков, обожженных при каждой температуре, на механическую прочность на сжатие.

Для определения прочности сцепления приготовленных соответствующих сырьевых смесей, затворенных раствором технических лигносульфонатов, — мертелей с футеровкой, состоящей из основных огнеупорных кубиков, эти кубики склеивают швом мертеля толщиной 2 мм, выдерживают на воздухе 2 ч, сушат 3 ч при 50 С, обжигают при температурах: 1000, 1300 и 1500 С в течение 1,5 ч, после чего проводят стандартные испытания на изгиб, т..е, определяют прочность сцепления мертеля с футеровкой.

Результаты лабораторных исследований образцов мертеля, приведенных в табл.

1, в сопоставлении с прототипом (а.с. N

410000) по определению прочности сцепления их с футеровкой при температурах:

1000, 1300 и 1500 С и механической прочности на сжатие представлены в табл, 2, Анализ результатов исследований, представленных в табл, 2, свидетельствует о том, что предлагаемый мертель — достаточно огнеупорный раствор. хорошо запол5

55 няющий неровности на футерон них кир пичах. Он располагается нл футеропке тонким швом, медленно отдает сч неупору влагу; после обжига образует мапопористый, плотный, монолитный. прочный нюв. хорошо сваривающийся с футеровкой on всем исследованном диапазоне температур: 1000 — 1500"С. Объемные изменения кирпича компенсирующей усадкой раствора и при обжиге, во всем этом диапазоне температур, различаются очень незначительно.

Дополнительно вводимые в состав шихты ме теля кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд способствуют формированию в шве мертеля достаточно вязкой, стекловидной фазы, прочно цементирующей структуру материала и повышающей его механическую прочность.

Содержащийся в этих хвостах кремнезем (S10> — до 42 — 62 ) образует высокоогнеупорную фазу — твердый раствор в нем

Сг20з, содержащегося и в хвостах и в предлагаемом наполнителе, способствующий увеличению структурной вязкости и огнеупорности материала в целом.

Наличествующая в хвостах СаО (до 12—

20 о ) и А120з (до 8 — 12 ) с А120з (до 74 — 77,4 — в глиноземсодержащем наполнителе) способствуют образованию в рабочем растворе мертеля прочной и стабильной фазы гексаалюмината кальция — СаОх6А120з, повышающей дисперсионное упрочнение материала и его устойчивость к механическим нагрузкам, в особенности при высоких температурах.

Присутствующая в кремнеземсодержащих хвостах мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд высокоактивная окись магния (до 10-12 ) образует с отработанным алюмохромовым катализатором производства синтетического каучука магнезиально-глиноземную шпинель (MgO А120з) и магнезиохромит (MgO . Сг20з) в виде удлиненных кристал- лов игольчатой или призматической формы, прочно армирующих структуру материала и повышающих его устойчивость к механическим нагрузкам, в особенности при эксплуатации в условиях высоких температур.

Высокие температуры плавления Zr02, TlOz, V2Os — повышаю1 температурную стойкость мертеля, а его способность спекаться с огнеупорными изделиями (шамотными, хромомагнезитовыми и др. алюмосиликатами) приводит к получению монолитного шва мертеля с „ утеровкой в результате образования пластичного высокоогнеупорного це1773892

Таблица 1

Компонентный состав исследованных образцов мертеля

ММ пп

Образец мертеля

Со е жание исхо ных компонентов, мас, Наполнитель

Хвосты от переработки

Связки

ТЛС/пылеунос цем. мельни

Запредельный

Нижний заявленный предел по наполнителю

Средний — "—

Верхний -"Запредельный

25

1/50

20

1/62

3

73

17

1/74

1/83

1/90 мента сложного состава, а также — легированию стеклофаэы окисями Ч, Ti, Zr, что повышает термическую стойкость мертсля и резко повышает ere износоустойчивость.

Предлагаемый мертель можно рекомен- 5 довать для проведения эффективных футеровочных работ во вращающихся клинкерообжигательных печах цементного производства.

Использование предлагаемого изобретения на "Мертель" в цементной промышленности позволяет снизить расходы на исходные сырьевые материалы для раствора, а также — в целом на футеровочные 15 работы и на себестоимость клинкера, увеличить продолжительность кампании футеровки и использовать разработанный мертель в широком диапазоне температур во вращающейся печи, при положительном 20 решении экологической проблемы эа счет использования для его приготовления вторичного сырья — отходов др. отраслей промышленности, что может составить экономический эффект на сумму свыше 50 25 тыс. рублей в год при проведении футеровочных работ на одном только печном агрегате размером 5х185 м(см. расчет-приложение).

Формула изобретения

Мертель для склеивания огнеупорных изделий. включающий глиноземсодержащий наполнитель и связку-технические лигносульфонаты, отличающийся тем. что, с целью повышения механической прочности шва и прочности сцепления его с футеровкой в диапазоне температур

1000 — 1500 С и снижения стоимости мертеля, он в качестве глиноземсодержащего наполнителя содержит отработанный алюмохромовый катализатор производства синтетического каучука, связка дополнительно содержит пылеунос цементных мельниц в соотношении с техническими лигносульфонатами от 62:1 до 83:1, а мертель дополнительно содержит кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд, при следующем соотношении компонентов, мас. 7,: отработанный алюмохромовый катализатор производства синтетического каучука 65 — 80; указанная связка 5-15; кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд 15 — 20.

1-аблицл ià

Результаты лабораторных исследований работы мертеля при различных температурах

Составитель Л.Салина

Техред М.Моргентал Корректор П,Гереши

Редактор Т.Шубина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 3905 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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