Шихта для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом

 

Изобретение относится к технологии огнеупоров, которые могут использоваться в черной и цветной металлургии, в стекловаренной, химической и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет снизить себестоимость огнеупоров за счет употребления в шихте вторичных ресурсов - лома бакоровых изделий, используемых при кладке ванных стекловаренных печей, при сохранении основных качественных характеристик изготавливаемых на основе предлагаемой шихты огнеупоров. Этот результат достигается тем, что в шихте для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом, включающей 40 - 60 мас.% зернистого цирконового, или муллитсодержащего, или корундового зернистого наполнителя фракции > 0,5 мм, а остальное - тонкомолотые алюмосиликатный и цирконистый компоненты фракции <0,09 мм в виде смеси совместного помола, причем смесь совместного помола имеет следующий состав, мас.%: огнеупорный наполнитель того же состава, что и зернистый - 1 - 50, циркон - 1 - 50, огнеупорная глина или каолин - 20 - 30, лом бакоровых изделий - остальное; при соотношении свободных Z_rO₂/S:O₂ = 1,4 - 4,0. Приготовленную массу прессуют и обжигают при 1480 - 1550^oC.

Изобретение относится к технологии огнеупоров, которые могут использоваться в черной и цветной металлургии, в стекловаренной, химической и других отраслях промышленности.

Известна шихта для изготовления огнеупоров, используемых при непрерывной разливке стали (см. а.с. СССР N 275823, кл. C 04 В 33/22, 1969), содержащая огнеупорную глину, шамот, обезжелезненный циркон, в следующем соотношении, (мас. %): Шамот - 60 - 70 Огнеупорная глина - 23 - 30 Обезжелезненный циркон - 7 - 10 Однако огнеупоры, изготовленные на основе данной шихты, имеют большую дополнительную линейную усадку и низкую стойкость к воздействию высокой температуры.

Известна шихта для изготовления огнеупорных изделий (см. а.с. СССР N 711007, кл. C 04 B 33/22, 1977), содержащая шамот, огнеупорную глину и добавку, в которой в качестве добавки могут быть использованы двуокись олова, двуокись циркония или двуокись церия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Шамот - 45 - 75 Огнеупорная глина - 15 - 30 Добавка - 10 - 40.

Приведенной шихте присущи те же недостатки, что и шихте по а.с. N 275823.

Наиболее близкой к предлагаемой шихте по совокупности признаков (прототипом) является шихта для изготовления огнеупорных изделий (а.с. N 1024439), включающая огнеупорный наполнитель, один из группы: периклаз, шамот, корунд 40 - 80 (из них частиц с размером зерен 0,088 - 0,5 мм 3 - 25), связующее 5 - 10, смесь совместного помола, включающую в мас.%: Глина - 15 - 30 Глинозем - 2 - 15
материал огнеупорного наполнителя - 55 - 80
в количестве 15 - 50 (из них частиц с размером зерен 0,088 - 2 мм - 5 - 15, с размером зерен менее 0,088 мм - 85 - 96).

Улучшая технологичность, авторы вводят в состав шихты глинистый компонент (минеральный пластификатор). Общеизвестно, что введение глинистого компонента при изготовлении огнеупоров указанного состава снижает их технические свойства: строительную прочность и постоянство объема при высокой температуре. В изобретении предлагается связать свободный кремнезем, образующийся при термическом разложении глинистого компонента в муллит в присутствии тонкомолотого глинозема. Недостаток этого состоит в необходимости вести процесс при высокой температуре, равной 1550 - 1600^oC для полного завершения процесса.

Предлагаемое изобретение, в сравнении с прототипом, позволяет при сохранении основных технических характеристиках улучшить эксплуатационные (шлако- и металлоустойчивость) характеристики огнеупоров, изготовляемых на основе предлагаемой шихты. Вводимый в предлагаемую шихту лом бакоровых изделий, применяемых для футеровки стекловаренных печей, имеющий следующий состав, мас.%:
ZrO₂ - Не менее 30 - 40
SiO₂ - Не более 16
Fe₂O₃ - Не более 0,2
Плавни (Fe₂O₃ + ZrO₂ + CaO + MgO + Na₂O + K₂O) - Не более 2,5
В том числе Na₂O - Не более 1,9
Остальное - Al₂O₃
позволяет снизить себестоимость огнеупоров. B добавок решается часть экологических проблем территорий, где используются эти огнеупоры, лом которых занимает на свалках немало места, к тому же это и использование вторичных ресурсов. Этот результат достигается тем, что в шихте для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом, включающей 40 - 60% зернистого огнеупорного (цирконового, корундового или муллитсодержащего) наполнителя фракции > 0,5 мм, а остальное - тонкомолотый алюмосиликатный и цирконистый компоненты фракции < 0,09 мм в виде смеси совместного помола, причем смесь совместного помола имеет следующий состав, мас.%:
Огнеупорный наполнитель того же состава, что и зернистый - 1 - 50
Циркон - 50 - 1
Огнеупорная глина или каолин - 20 - 30
Лом бакоровых изделий - Остальное
а соотношение свободных SiO₂/ZrO₂ = 1,4 - 4,0.

Пример шихты для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом.

Цирконовый концентрат зернистостью 2 - 0,5 мм в количестве 50% увлажняют глинистым шликером (плотность не менее 1,2 г/см³), перемешивают и добавляют смесь совместного помола состава, мас.%:
Муллитовый шамот - 5
Каолин - 25
Циркон - 5
Лом изделий "Бакор-33" - 65
Смесь совместного помола приготавливают в трубной мельнице (размер фракции менее 0,09 мм).

Количество диоксида циркония, необходимого для связывания свободного SiO₂ в циркон, рассчитывается следующим образом.

В каолине содержится, мас.%:
Al₂O₃ - 40
SiO₂ - 56
В смеси совместного помола:
40·0,25 = 10% Al₂O₃
56·0,25 = 14% SiO₂
Часть SiO₂ уйдет на образование муллита. Соотношение в муллите Al₂O₃/SiO₂ = 2,55.

SiO₂ = 10/2,55 = 3,92%
Остается несвязанного SiO₂: 14 - 3,92 = 10,08%
Для связывания такого количества SiO₂ в циркон при соотношении ZrO₂/SiO₂ = 2,03 потребуется 10,08·2,03 = 20,46% ZrO₂. В изделиях "Бакор-33" содержание ZrO₂ составляет 33%, а в смеси совместного помола 65·0,33 = 21,45%. Следовательно, в рассматриваемом примере ZrO₂ берется в количестве, достаточном для создания в огнеупоре прямосвязанной структуры из циркона, при этом в упомянутой смеси совместного помола соотношение свободных ZrO₂ / SiO₂ = 2,13.

Обжигают изделия при 1480 - 1550^oC.

Формула изобретения

Шихта для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом, включающая 40 - 60 мас.% зернистого огнеупорного наполнителя фракции >0,5 мм и 40 - 80 мас.% смеси совместного помола фракции < 0,09 мм, содержащей огнеупорный наполнитель того же состава, что и зернистый, отличающаяся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя она содержит циркон, или муллитсодержащий наполнитель (шамот), или корунд, а смесь совместного помола дополнительно содержит огнеупорную глину или каолин, циркон и лом бакоровых изделий при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
Указанный огнеупорный наполнитель - 1 - 50
Огнеупорная глина или каолин - 20 - 30
Циркон - 1 - 50
Лом бакоровых изделий при соотношении свободных ZrO₂/SiO₂ 1,4 - 4,0 - Остальноес