Способ изготовления огнеупорных легковесных изделий

 

Изобретение предназначено дл получения легковесных огнеупорных изделий на основе оксида алюминия и алюмомагнезиальной шпинели. Сущность: используют шлаковые отходы алюминиевого производства следующего состава, мас.%: оксид алюминия 15 - 25, оксид магния 1 - 10, диоксид кремния 1 - 10, алюмомагнезиальная шпинель 2 - 10, алюминий 1 - 10, хлористый натрий 30 - 45, хлористый калий 20 - 50, которые после прессования обжигают при температуре 1400 - 1550°С. Скорость нагрева до максимальной температуры составляет 100 - 300°С/ч, скорость охлаждения не более 300°С/ч. Способ позволяет получить огнеупор с открытой пористостью 57 - 63% и прочностью при сжатии 7,3 - 11,2 МПа.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления легковесных огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, применяемых в качестве высокоогнеупорной теплоизоляции высокотемпературных агрегатов, работающих при температуре до 1700^оС.

Известен способ получения легковесных огнеупорных изделий в результате подбора узкофракционного состава наполнителя, который связывается высокодисперсным компонентом того же химического состава. При использовании плотных зерен наполнителя пористость огнеупора не превышает 30-32% а при замене их на пористые зерна, например, бой пенокерамики, пористость может быть повышена до уровня порядка 45% что недостаточно для получения эффективной теплоизоляции высокотемпературных агрегатов [1] Наиболее близким по предлагаемому результату является способ получения легковесных огнеупорных изделий с помощью выгорающих добавок. Способ прост в исполнении и поэтому широко распространен в огеупорной промышленности. Достигаемый уровень пористости в зависимости от технологических параметров составляет 50-60% [2] Недостатком этого метода порообразования являются с технологической точки зрения большая длительность процесса изготовления изделий, связанная с необходимостью тщательного смешения огнеупорного компонента с выгорающей добавкой и связующим, а также с медленным повышением температуры в процессе удаления выгорающей добавки. Кроме этого полученный огнеупор характеризуется рыхлым строением и, как следствие, низкой механической прочностью.

Техническим решением наиболее близким к данному является способ изготовления пористой керамики из шихты, включающей оксиды алюминия, магния, кремния и порообразующий компонент 20-80 ч. углеродного порошка [3] Однако, материалу, полученному по данному способу, присущи те же недостатки, что и в [2] Цель изобретения снижение стоимости изделий, сокращение производственного цикла при сохранении механической прочности изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве исходной шихты используют шлак алюминиевого производства следующего состава, мас. Оксид алюминия 15-25 Оксид магния 1-10 Диоксид кремния 1-10 Алюмомагнезиальная шпинель 2-10 Алюминий 1-10 Хлористый натрий 30-45 Хлористый калий 20-50, а обжиг осуществляют при 1400-1550^оС в течение 1-6 ч.

Получению высокопористой структуры огнеупора при его термообработке способствует удаление хлора из солей натрия и калия, а также образование алюмомагнезиальной шпинели, которое сопровождается увеличением объема огнеупора в интервале температур 1400-1550^оС в течение 1-6 ч. Получаемый огнеупор характеризуется хорошей связываемостью зерен и очень мелкопористой структурой (менее 100 мкм). Это связано не только с процессом образования пористой структуры при обжиге, но пластической деформацией алюминия при прессовании, что позволяет прессовать изделия в широком интервале удельных давлений без перепрессования. Такая пористая структура обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики огнеупора (высокая прочность и низкая теплопроводность).

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом снизить максимальную температуру обжига и время выдержки при ней и значительно ускорять процесс обжига (в 2-3 раза) вследствие отсутствия специально вводимой выгорающей добавки, и снизить процент брака. Кроме этого снижению стоимости изделий способствует также более низкая стоимость исходных компонентов по сравнению с изготовлением прототипа.

Технология получения изделий заключается в следующем. Шлак алюминиевого производства с размером частиц менее 200 мкм прессуют сухим способом при удельном давлении 50-100 МПа, получаемые заготовки сразу направляют на обжиг, который по следующему режиму: подъем температуры со скоростью 100-300^оС в час до максимальной температуры 1400-1550^оС, выдержке при этих температурах в течение 1-6 ч, охлаждение со скоростью не более 300^оС в час. Возможно также использование традиционных связующих при прессовании изделий.

Свойства легковесных огнеупоров в зависимости от продолжительности выдержки при 1400-1550^оС и температуры обжига в сравнении с прототипом показаны в таблице. Видно, что в результате обжига при температуре 1400-1550^оС в течение 1-6 ч шихты из шлака алюминиевого производства предлагаемого состава возможно получение огнеупора по механическим свойствам, не уступающего прототипу. Таким образом, использование шлака алюминиевого производства предлагаемого состава и предлагаемой технологии позволяет не только утилизировать отходы производства, но и получить более дешевый легковесный огнеупор при сокращении производственного цикла (примерно в 2 раза).

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ЛЕГКОВЕСНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий прессование заготовки из шихты, содержащей оксид алюминия, оксид магния, оксид кремния и порообразующий компонент, и обжиг заготовок, отличающийся тем, что в качестве шихты используют измельченный шлак алюминиевого производства состава, мас.

Оксид алюминия 15 25 Оксид магния 1 10 Оксид кремния 1 10 Хлорид натрия 30 45 Хлорид калия 20 50
Алюмомагнезиальная шпинель 2 10
Алюминий 1 10
а обжиг проводят по режиму: нагрев до 1400 1550^oС со скоростью 100 300 град./ч, выдержка при максимальной температуре 1 6 ч охлаждение со скоростью не более 300 град./ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1