Шихта для изготовления огнеупорных изделий на основе диоксида циркония

 

Сущность изобретения: шихта включает, мас.%: технический диоксид циркония или бадделеит 80 - 97; отходы производства кварцевого стекла - кварцевая пыль 2,0 - 12; оксид алюминия 0,5 - 6; лигносульфонат технический 0,5 - 2,0. Изделия формуют при давлении 50 - 100 МПа и обжигают при 1750^oС. Характеристика: разрушающая нагрузка при сжатии 131 - 280 Н/мм²; пористость 6,1 - 15,0%. 1 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для производства изделий для теплоизоляции различных высокотемпературных установок непрерывного действия и, в первую очередь, установок выработки кварцевого стекла при службе в контакте с расплавом кварца при 2000^оС.

Известна шихта для изготовления огнеупорных изделий на основе диоксида циркония 95% стабилизированного СаО 5% [1] Однако эти огнеупоры обладают недостаточной прочностью и низкой стойкостью в эксплуатации из-за взаимойдействия кварца со стабилизирующей добавкой оксидом кальция и, как следствие, разрушением огнеупоров.

Известен состав шихты для производства изделий на основе диоксида циркония с введением в массу спеченого также стабилизированного оксидом кальция диоксида циркония (авт.св. N 1068403, кл. С 05 В 35/48, 1983).

Однако и эти изделия обладают высокой пористостью и в контакте с расплавом кварцевого стекла быстро разрушаются из-за взаимодействия кварца со стабилизирующей добавкой оксидом кальция.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шихта для изготовления огнеупорных изделий, включающая мас. оксид алюминия 0,5-5; ССБ-0,5-2; спекающая добавка циркон 4,8-20; бадделеит остальное [2] Эти изделия, не содержащие стабилизирующей добавки, оказались более устойчивыми к расплаву кварцевого стекла и стойкость их возросла с 20-30 сут (480-720 ч) до 1770 ч ( 74 сут).

Однако введение добавки циркона, содержащего примеси радионуклидов и поэтому имеющего повышенную радиоактивность от 6,0 до 6,7 Кu/кг, затрудняет его использование на промышленных предприятиях производства огнеупоров, требующих специальных мер защиты, ухудшает экологические условия окружающей среды.

Цель изобретения улучшение экологических условий при сохранении служебных свойств.

Цель достигается тем, что шихта для изготовления огнеупорных изделий на основе диоксида циркония, включающий технический диоксид циркония или бадделеит, спекающую добавку, оксид алюминия и лигносульфонат технический, согласно изобретению в качестве спекающей добавки она содержит отходы производства кварцевого стекла кварцевую пыль, при следующем соотношении компонентов, вес.

Технический диоксид циркония или бадделеит 80-97 Оксид алюминия 0,5-6,0 Отходы производства кварцевого стекла 2,0-12 Лигносульфонат технический 0,5-2,0 При поиске по патентной и научно-технической литературе не выявлены объекты с признаками сходными с отличительными признаками заявляемого изобретения, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".

Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.

В лаборатории УкрНИИО были изготовлены образцы по предлагаемому изобретению и прототипу следующим образом.

Из исходного диоксида циркония готовили зернистые порошки менее 1-0 мм для чего исходный материал плавили в электродуговой печи на блок. Блок разбивали на куски менее 300 мм, отжигали при 1400^оС для восстановления стехиометрии ZrO₂ и окончательно измельчали до размера зерен менее 1-0 мм рассеивали на фракции 1-0,5 и менее 0,5 мм. Также измельчали часть исходного диоксида циркония и оксида алюминия до размера частиц менее (в основном) 4 мкм. Из полученных материалов готовили шихту смешиванием компонентов в смесителе увлажнением массы лигносульфонатом техническим до влажности 2-3% Зернистые порошки можно получать также и спеканием при 1750^оС исходного диоксида циркония.

В качестве фракции менее 0,5 мм можно для получения изделий использовать также природный бадделеит. Остальные компоненты те же, что описаны выше.

Изделия формуют при удельном давлении 50-100 МПа и обжигают при 1750^оС.

Как видно из таблицы, образцы, изготовленные по предлагаемому изобретению, обладают разрушающей нагрузкой при сжатии до 200 Н/мм² и выше и низкой пористостью до 15%
Так как применение циркона в качестве спекающей добавки, содержащий радионуклиды, приводит к тому, что этот материал согласно норм радиационной безопасности НРБ 76/87 относится к радиоактивным и для его хранения на складе, работы с ним, в частности при тонком измельчении исходного материала, требуются специальные меры защиты работающих, и в соответствии с ОСП-79/87 необходим постоянный контроль состояния здоровья работающих, создания им специальных условий труда.

Кроме того, радиоактивное излучение и пылевыделение при перегрузках мельниц, введения в массу ухудшает экологические условия окружающей среды, как на участке, где производятся эти работы, так и в цехе и в целом на производстве (заводе), так как не вся пыль улавливается, а частично выбрасывается в атмосферу из-за несовершенства пылеулавливающих устройств.

Поэтому замена циркона, имеющего общую α -активность (6-6,7) ˙10⁷ Кu/кг на нерадиоактивные отходы кварцевого производства кварцевую пыль, которая даже не требует переработки и будучи увлажненной не вызывает пыления, существенно улучшает условия труда при приготовлении массы и не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду.

Формула изобретения

ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ, включающая технический диоксид циркония или бадделеит, спекающую добавку, оксид алюминия и технический лигносульфонат, отличающаяся тем, что она в качестве спекающей добавки содержит отходы кварцевого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.

Технический диоксид циркония или бадделеит 80 97
Отходы кварцевого стекла 2,0 12,0
Оксид алюминия 0,5 6,0
Технический лигносульфонат 0,5 2,0

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2