Способ изготовления огнеупорных силикатных материалов для футеровки вагонеток обжига кирпича и других тепловых агрегатов

 

Изобретение относится к способам производства огнеупорных материалов по бетонной технологии и может быть использовано для футеровки вагонеток обжига кирпича и других тепловых агрегатов с рабочей температурой до 1300°С, а также для изготовления горелочных камней и т.д. Способ включает смешение шамотного заполнителя с вяжущим на основе самораспадающегося феррохромового шлака с последующим добавлением в полученную шихту жидкого стекла. Для повышения технологичности огнеупорного материала за счет увеличения сроков его схватывания и увеличения термостойкости в описанном выше способе перед добавлением жидкого стекла в шихту вводят пену на основе синтетических пенообразователей или гидролизатов протеинов в количестве 2,4 - 3,4%. При этом в качестве шамотного заполнителя используют фракции шамота менее 8 мм и менее 3 мм при следующем соотношении компонентов, %: шамот фракции менее 8 мм 25 - 34, шамот фракции менее 3 мм 25 - 34, самораспадающийся феррохромовый шлак 13 - 21,6, жидкое стекло 15,6 - 26, пена 2,4 - 3,4. Способ имеет упрощенную технологию, получаемый огнеупорный материал имеет хорошую формуемость, которая позволит получать изделия из огнеупорного материала как виброформованием, так и литьем. Способ может быть использован на любом заводе по выпуску кирпича. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам производства огнеупорных материалов по бетонной технологии и может быть использовано для футеровки вагонеток обжига кирпича и других тепловых агрегатов с рабочей температурой, не превышающей 1300^oC, для изготовления горелочных камней и т.д.

Известен способ изготовления огнеупорных силикатных материалов для футеровки вагонеток обжига кирпича, который заключается в следующем: сначала перемешивают в смесителе принудительного действия отвердитель (самораспадающийся феррохромовый шлак), тонкомолотую добавку, жидкое стекло. Затем добавляют мелкий и крупный заполнитель и перемешивают [1].

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности является способ изготовления силикатных огнеупорных материалов для футеровки вагонеток обжига кирпича и других тепловых агрегатов, включающий смешение фракций шамотного заполнителя 5-20 мм, 1,25-5 мм, 0,2-1,25 мм с тонкомолотой добавкой, полученной измельчением шамотного порошка до удельной поверхности ~ 3000 см²/г, и вяжущим на основе самораспадающегося феррохромового шлака с последующим введением в полученную шихту жидкого стекла, разбавленного водой до плотности 1,36 - 1,39 г/см³ [2].

Недостатки этого способа - быстрое схватывание огнеупорного силикатного материала (в течение 9-12 минут), что делает нетехнологичным работу с таким материалом при формовании изделий из него. Кроме того, изделия, полученные по этому способу, имеют низкую термостойкость.

Изобретение направлено на повышение технологичности получения огнеупорных силикатных материалов за счет увеличения длительности их схватывания и увеличение термостойкости изделий, полученных из этих материалов.

Это достигается тем, что в способе изготовления огнеупорных силикатных материалов, включающем смешение шамотного заполнителя с вяжущим на основе самораспадающегося феррохромового шлака с последующим добавлением в полученную шихту жидкого стекла, перед добавлением последнего предварительно вводят в шихту пену на основе синтетических пенообразователей или гидролизатов протеинов в количестве 2,5-3,5% от массы шихты, при этом в качестве шамотного заполнителя используют фракции шамотного порошка менее 8 мм и менее 3 мм при следующем соотношении компонентов, %: Шамот фракции менее 8 мм - 25-34 Шамот фракции менее 3 мм - 25-34 Самораспадающийся феррохромовый шлак - 13-21,6 Жидкое стекло - 15,6-26 Пена - 2,4-3,4 Целесообразно использовать жидкое стекло плотностью 1,39-1,41 г/см.

Введение пены в шихту согласно предлагаемому способу позволит увеличить время схватывания жаростойкого бетона до 30- 40 минут. Это объясняется следующим. Молекула пенообразователя имеет дифильное строение и обладает поверхностно - активными свойствами. Часть пузырьков пены разрушается во время перемешивания и распределяется по поверхности зерен заполнителя и шлака, образуя тонкую пленку, которая препятствует прямому контакту между химически активными центрами феррохромового шлака и жидким стеклом, замедляя образование осадка геля кремнекислоты и гидросиликатов натрия и кальция, тем самым замедляя время схватывания бетона.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечит увеличение термостойкости футеровочных блоков из жаростойкого бетона благодаря тому, что неразрушившиеся пузырьки пены образуют в объеме бетона определенное количество закрытых пор, по которым происходит релаксация термических напряжений, возникающих в результате циклического нагрева-охлаждения блоков, при работе в производственных условиях.

Способ осуществляют следующим образом.

Рецептурное количество шамота фракции менее 3 мм и менее 8 мм смешивают с феррохромовым шлаком. В полученную шихту вводят пену, полученную турбулентным смешением пенообразователя на основе алкилированных сульфокислот или гидролизатов протеина с водой, после чего в смесь добавляют жидкое стекло, предпочтительно плотностью 1,39-1,41 г/см³.

Способ иллюстрируется примерами.

Пример 1. Был изготовлен футеровочный блок массой 50 кг следующим образом.

В качестве шамотного заполнителя были использованы фракции шамотного порошка менее 8 мм и менее 3 мм, которые получили из отходов шамотных изделий помолом их в щековой дробилке с максимальным разводом щек соответственно 8 мм и 3 мм. Шамотный заполнитель смешали с самораспадающимся феррохромовым шлаком, взятым в количестве 10,8 кг, в смесителе принудительного действия в течение 4 минут. В полученную шихту ввели пену в количестве 1,2 кг, массу перемешали в течение 5 минут, после чего добавили жидкое стекло плотностью 1,39 г/см³ в количестве 13 кг и перемешивали в течение 6 минут. Полученный огнеупорный материал (бетонную смесь) залили в форму и выдержали при комнатной температуре 6 часов. Сушку, распалубку блоков, футеровку вагонеток производили по традиционной технологии.

Пример 2. Аналогично примеру 1 был получен футеровочный блок с измененным соотношением компонентов.

Содержание компонентов огнеупорных материалов по примерам 1 и 2, а также время схватывания и термостойкость полученных материалов приведены в таблице.

Огнеупорные материалы по примерам 1 и 2 обладают следующими техническими характеристиками: 1. Объемный вес - 1450 - 1750 кг/м³; 2. Механическая прочность на сжатие: - после сушки (90^oC, 24 часа) - 5,0 - 7,5 МПа;
- после обжига (1000^oC, 48 часов) - более 15 МПа.

3. Термостойкость (1300^oC - вода) - более 30 теплосмен.

4. Рабочая температура - до 1300^oC.

Для сравнения в таблице приведены содержание компонентов и показатели качества огнеупорного материала по прототипу [1, стр. 98-100].

Как видно из таблицы, время схватывания огнеупорных материалов, полученных по предлагаемой технологии, увеличилось до 28 - 35 минут (в прототипе - 12 минут), а термостойкость - до 48- 52 циклов (в прототипе - 41 цикл).

Кроме того, использование предлагаемого изобретения позволит упростить технологию изготовления огнеупорных силикатных материалов по сравнению с прототипом за счет уменьшения количества компонентов при получении шихты и исключения таких трудоемких операций, как помол тонкомолотой добавки и виброформование. Кроме того, получаемый согласно предлагаемому способу огнеупорный материал имеет лучшую формуемость; материал переходит из разряда виброформуемых в разряд литых, что связано с поверхностно - активными свойствами пенообразователя, молекулы которого образуют пленку на поверхности частиц заполнителя и феррохромового шлака, которая снижает внутреннее трение в системе, увеличивая тем самым подвижность бетонной смеси.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом имеет упрощенную технологию, а получаемый огнеупорный материал более технологичен за счет увеличения времени его схватывания, имеет более высокую термостойкость и лучшую формуемость.

Использованная литература
1. А. П. Тарасова. Жаростойкие вяжущие на жидком стекле и бетоны на их основе. М.: "Стройиздат", 1982, стр. 98-100.

2. То же, стр. 20 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ изготовления огнеупорных силикатных материалов для футеровки вагонеток обжига кирпича и других тепловых агрегатов с рабочей температурой до 1300^oС, включающий смешение шамотного заполнителя с вяжущим на основе самораспадающегося феррохромового шлака с последующим добавлением в полученную шихту жидкого стекла, отличающийся тем, что перед добавлением жидкого стекла в шихту вводят пену на основе синтетических пенообразователей или гидролизатов протеина в количестве 2,4 - 3,4%, при этом в качестве шамотного заполнителя используют фракции шамота менее 8 мм и менее 3 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шамот фракции менее 8 мм - 25 - 34
Шамот фракции менее 3 мм - 25 - 34
Самораспадающийся феррохромовый шлак - 13 - 21,6
Жидкое стекло - 15,6 - 26
Пена - 2,4 - 3,4
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют жидкое стекло плотностью 1,39 - 1,41 г/см³.

РИСУНКИ

Рисунок 1