Сырьевая смесь для изготовления легкого заполнителя

 

Изобретение позволяет получать легкий огнеупорный заполнитель из смеси глинистого сырья различной степени огнеупорности и шлака после вторичной выплавки алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. глинистое сырье 75 95; шлак после вторичной выплавки алюминия 5 25. Используется высокопроизводительная технология керамзита с обжигом во вращающейся печи с максимальной температурой обжига 1300 1500°С. Изобретение позволяет утилизировать шлаковые отходы алюминиевого производства. 2 табл.

Изобретение относится к производству искусственных пористых заполнителей, применяемых в качестве огнеупорных засыпок и компонентов огнеупорных легких бетонов и теплоизоляционных изделий, работающих при температуре выше 1000^оС в различных отраслях промышленности.

Известна сырьевая смесь для производства керамзита [1] включающая легкоплавкую глину с содержанием Al₂O₃ менее 25 мас. которая способна вспучиваться благодаря наличию в составе 1-2 мас. тонкодисперсных органических примесей во время быстрого обжига во вращающейся печи при максимальной температуре 1150-1250^оС.

Получаемый материал широко применяется в качестве легкого заполнителя строительных бетонов и не может быть использован как огнеупорный материал (выше 1000^оС).

Известна сырьевая смесь для производства огнеупорного керамзита [2] включающая огнеупорную глину с содержанием Al₂O₃ более 25% и вспучивающую добавку (1% солярового масла и 1% гидроксида железа). После быстрого обжига при 1300-1350^оС получен керамзит марки 650 с пределом прочности при сжатии 6,2 МПа.

Недостатком этой сырьевой смеси являются недостаточная температура применения заполнителя (до 1200^оС), а также дефицитность и стоимость вспучивающей добавки и огнеупорных глин.

Известна сырьевая смесь [3] включающая глинистое сырье с содержанием Al₂O₃ менее 25% и вспучивающую добавку из отходов титаномагниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.

Глинистое сырье 99,25-99,75 Отход титаномагниевого производства 0,25-0,75 Применение незначительного количества такой вспучивающей добавки состава, мас. MgO 30; MgCl₂ 19; NaCl 35; KCl 16, позволяет утилизировать незначительное количество титаномагниевых отходов, загрязняющих окружающую среду и получать керамзит марки 350 при прочности 4 МПа. Недостаток низкая огнеупорность.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является сырьевая смесь для изготовления легкого заполнителя [4] включающая глинистое сырье и шлак после вторичной выплавки алюминия.

Основной недостаток низкая огнеупорность, что также не позволяет применять этот заполнитель выше температуры 1000-1200^оС.

Цель изобретения повышение огнеупорности и утилизации отходов алюминиевого производства.

Это достигается тем, что в качестве отхода металлургического производства используют шлак алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.

Глинистое сырье 75-95 Шлак алюминия 5-25 Используемый шлак после вторичной выплавки алюминия содержит в составе, мас. Al₂O₃ 40-70; MgO 0,1-15; SiO₂ 0,1-15; TiO₂ 0,1-0,6; CaO 0,1-3; Fe₂O₃ 0,1-3,9; Na₂O 0,1-0,9; K₂O 0,1-4,0. Введение его в глинистое сырье позволило одновременно повысить содержание огнеупорных оксидов (Al₂O₃, MgO, SiO₂) и соответственно огнеупорность заполнителя, а также его пористость в результате эффекта порообразования в шлаке при его термообработке при 1200-1400^оС. Последнее объясняется оптимальным соотношением в шлаке оксидов, ответственных за образование и сохранение пористой структуры в глинистом материале при его быстром обжиге. Так, у шлака соотношение SiO₂ к сумме оксидов Са, Mg, Fe, Na и К составляет менее 1, а общее содержание оксидов Fe, Mg, Na и К к СаО более 50.

При требовании к глинистому сырью, гарантирующем его вспучивание и сохранение пористой структуры, первое соотношение должно быть менее 4, а второе более 4. Поэтому введение в состав глинистого сырья шлака позволяет повысить общую пористость керамзита. С другой стороны высокая огнеупорность шлака (более 1700^оС) при достаточно большой его концентрации (5-25%) позволяет использовать для получения огнеупорного легкого заполнителя неогнеупорные и маловспучивающиеся глины. Это расширяет сырьевую базу возможности производства и соответственно снижает стоимость огнеупорного заполнителя, который по своим свойствам вполне конкурирует с шамотным легковесным заполнителем, получаемым по более сложной и малопроизводительной технологии (получение легковесных брикетов, их дробление и рассев).

Снижение концентрации шлака менее 5% повышает огнеупорность керамзита недостаточно, а повышение ее более 25% затрудняет формирование заполнителя по технологии керамзита вследствие его малой пластичности, а также приводит к разрушению гранул в процессе сушки и обжига во вращающейся печи и снижению их пористости.

В результате проведенных патентных исследований известных технических решений, содержащих отличительные признаки, предложения не обнаружено.

Технология получения огнеупорного заполнителя заключается в следующем. В качестве исходных использовали неогнеупорную, слабовспучивающуюся глину и шлак алюминия, химический состав которых приведен в табл.1.

Исходные компоненты смешивали в предлагаемом соотношении, затем сырьевую смесь доводили до формовочной влажности формовали гранулы в дырчатых вальцах. После сушки во вращающемся барабане гранулы обжигают по режиму вращающейся печи: подъем температуры нагрева до 600^оС в течение 7 мин с последующим подъемом до максимальной температуры 1300-1400^оС в течение 15-18 мин.

Примеры составов сырьевой смеси и свойства готового продукта обжига в сравнении с прототипом представлены в табл.2.

Введение шлака алюминия предлагаемой концентрации в глинистое сырье позволило начать утилизацию шлака и получить огнеупорный легковесный материал с содержанием Al₂O₃ до 33-35% (табл.1, пример 3) и огнеупорностью до 1520^оС что позволяет применять его в качестве огнеупорных засыпок, заполнителя легких огнеупорных бетонов при температуре эксплуатации 1200-1400^оС, т.е. в тех условиях, где эксплуатируются шамотные огнеупоры. Следует отметить, что проведены экспериментальные исследования по возможности применения огнеупорных глин (содержание Al₂O₃ 30-35% и огнеупорность 1680-1700^оС) в качестве компонента сырьевой смеси со шлаком алюминия. По предлагаемой технологии с обжигом при 1500^оС получен пористый заполнитель высокоглиноземистого состава.

Формула изобретения

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ, включающая глинистое сырье и шлак после вторичной выплавки алюминия, отличающаяся тем, что содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.

Глинистое сырье 75 95 Шлак после вторичной выплавки алюминия 5 25

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2