Огнеупорная масса

 

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к производству огнеупорной желобной массы для желобов доменной печи. Технический результат изобретения: снижение себестоимости огнеупорной массы, повышение стойкости желобов, улучшение условий труда работающих. Огнеупорная масса содержит мас.%: наполнитель в виде крошки отходов пекодоломитовой футеровки с ковшей, шамотный крошки или отходов футеровки желобов доменной печи 10-30, антиоксидант в виде SiO₂ 7-15, глину огнеупорную 3-16, модифицированный лигносульфонат с добавкой каменноугольного пека (0,5-20), отходы коксохимического производства в виде коксовой крошки - остальное.

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к огнеупорным массам для набивки желобов доменного производства.

Известна огнеупорная масса для набивки желобов, включающая кокс фракции 0,001-3 мм и сульфитно-спиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас. %: Кокс фракции 0,001 - 3 мм - 84-85 Сульфитно-спиртовая барда плотностью 1,25 г/см³ - 15-16 Авторское свидетельство 1712343, кл. С 04 В 35/52, 1992.

Огнеупорная масса не обеспечивает эксплуатационных свойств желобов из-за малой стойкости.

Известна сырьевая смесь для изготовления строительного материала, содержащая отходы коксовой пересыпки электродного производства и в качестве связующего лигносульфонат, модифицированный многоатомными спиртами или фталевым ангидридом, взятым в количестве 10-46 мас.% (включая модификатор).

Приводимые в патенте SU 1807983, кл. С 04 В 35/528 модификаторы разжижают лигносульфонат, однако указанную смесь для строительного материала использовать для желобов доменного производства не представляется возможным по ряду причин.

Огнеупорная масса для желобов доменного производства испытывает высокие температуры и механические воздействия при выпуске чугуна и шлака из доменной печи. В этом случае при использовании указанных модификаторов многоатомных спиртов или фталевого ангидрида в лигносульфонате под воздействием высоких температур происходит эффект газовыделения, который разрывает футеровку иэ желобной массы и приводит к преждевременному выходу желобов из производства. Кроме того, указанные газовыделения ухудшают условия труда работающих. В связи с этим указанная сырьевая масса не обеспечивает необходимых технологических свойств и не может быть использована в качестве огнеупорной массы для желобов доменных печей.

По патенту RU 2083642, кл. С 10 L 5/20 известен материал, который используется для огнеупорных изделий. Материал содержит в своем составе коксовую крошку и связующее в количестве 3-10%, а также смесь лигносульфоната с пеком, причем пек добавляют в количестве 10-30% от количества лигносульфоната. Известная масса для изготовления огнеупорных изделий по своим технологическим свойствам и способу изготовления отличается от требований, предъявляемых при изготовлении огнеупорных масс для желобов доменных печей.

При использовании электротрамбовки для набивки желобов из огнеупорных масс необходима определенная влажность и прочность в сыром состоянии. По своим технологическим свойствам известная масса для изготовления огнеупорных изделий не обеспечивает эксплуатационных свойств массы для желобов доменных печей.

Известна огнеупорная масса из патента US 4292082, кл. С 04 В 35/52, в которой в качестве наполнителя используются отходы футеровки конвертера в виде боя доломита, пропитанного смолой. К недостаткам данной огнеупорной массы можно отнести выделение вредных веществ - фенола, формальдегида и бензопирена. При этом данная масса не обеспечивает необходимой термостойкости и огнеупорности при изготовлении желобов, что приводит к преждевременному их выходу из строя.

Наиболее близким аналогом заявленной огнеупорной массы является огнеупорная масса по авт. свид. 574422 (заявка 2341756/33, кл. С 04 В 35/52, 05.04.76, авторы А. Г. Хорунжий, В.А. Шаталов и др. Огнеупорная масса для закрытия чугунных леток доменных печей), которая включает следующие компоненты, вес.%: Кокс - 20-55; Глина огнеупорная - 10-30; Шамот - 6-30; Смола каменноугольная - 15-25; Пек каменноугольный - 2-14.

При использовании указанной огнеупорной массы с повышенным содержанием глины увеличивается прочность на сжатие в сыром состоянии, что затрудняет набивку массы в желобах, способствует размыву желоба продуктами плавки и увеличивает энергозатраты. Кроме того, использование в качестве связующих каменноугольной смолы и каменноугольного пека ухудшает условия труда работающих из-за вредных газовыделений, таких как фенол, формальдегид, нафталин и др.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - повышение термостойкости, износостойкости желобов, улучшение условий труда работающих за счет снижения вредных газовыделений (фенола и формальдегида) и снижение энергозатрат.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что огнеупорная масса, включающая углеродсодержащий материал, наполнитель, глину огнеупорную и каменноугольный пек, отличается тем, что она содержит в качестве углеродсодержащего материала отходы коксохимического производства в виде коксовой крошки, в качестве наполнителя - шамот, пекодоломитовую крошку или отработанную футеровку желобов доменных печей и дополнительно содержит антиоксидант в виде SiO₂ и модифицированный лигносульфонат, в который вводят каменноугольный пек в количестве 1-40% при следующем соотношении компонентов, мас.% Шамот, пекодоломитовая крошка или отходы желобов доменных печей - 10-30
Глина огнеупорная - 3-16
Модифицированный лигносульфонат с каменноугольным пеком - 0,5-20
Антиоксидант в виде SiO₂ (кварцевого песка) - 7-15
Отходы коксохимического производства в виде коксовой крошки фракции 0,01-10 мм - Остальное
Лигносульфонат модифицирован добавками мочевины (карбамида), что обеспечивает снижение вязкости лигносульфоната, повышение связующих свойств, текучести желобной массы, улучшение смачиваемости компонентов огнеупорной массы и улучшение ее формуемости.

Увеличение доли кварцевого песка приводит к появлению микротрещин на поверхности желобов, а уменьшение его доли - к снижению текучести массы.

Увеличение количества огнеупорной глины выше верхнего предела приводит к увеличению прочности в сыром состоянии, что ухудшает текучесть огнеупорной массы и ее уплотнение в желобах доменных печей.

При снижении количества глины ниже 3% не достигается требуемая пластичность для уплотнения огнеупорной массы в желобах.

При использовании кокса и наполнителей огнеупорной массы менее нижнего предела не достигаются технологические свойства (текучесть и прочность в сыром состоянии), обеспечивающие хорошую формуемость и качественную поверхность желобов.

Повышение количества кокса (отходов коксохимического производства) и наполнителей выше верхнего предела приводит к увеличению осыпаемости огнеупорной массы и дополнительному расходу связующего для достижения оптимальной формуемости и получения качественной поверхности желоба доменной печи.

Снижение количества связующего (модифицированного лигносульфоната) ниже нижнего предела приводит к уменьшению прочности огнеупорной массы в сухом состоянии и снижению эксплуатационных характеристик желобов.

Повышение количества связующего выше верхнего предела приводит к повышению прочности в сыром состоянии, повышению влажности, ухудшению текучести и формуемости, к увеличению энергозатрат и снижению эксплуатационных свойств желобов.

Способ приготовления огнеупорной массы следующий.

I. В смеситель через дозаторы засыпают 440 кг коксовой крошки, огнеупорную глину в количестве 24 кг и перемешивают в течение 2 минут. Затем подают шамотную крошку в количестве 140 кг и перемешивают в течение 2-3 минут. Вводят SiO₂ в количестве 61 кг, перемешивают 2 минуты. Добавляют 90 кг модифицированного лигносульфоната с каменноугольным пеком в количестве 1 кг и перемешивают в течение 2-3 минуты.

Приготовленная желобная масса имеет влагу 6,5 - 7,5%. Желоб набивают электровибротрамбовкой за 6 проходов. Стойкость желобов из указанной желобной массы при выпуске чугуна и шлака составляет 7-8 суток, что в 1,5 раза выше стандартной. При этом значительно сокращается количество газовыделений в процессе приготовления массы и сушки желобов доменных печей.

Выделение фенола снижается в 1,5 раза, формальдегид и бензопирен отсутствуют. Осыпаемость массы в сыром состоянии и после сушки составляет 0,05.

II. В смеситель через дозаторы засыпают 300 кг отходов коксовой крошки, вводят 70 кг огнеупорной глины и перемешивают 2 минуты. Затем добавляют 220 кг шамотной крошки и 80 кг SiO₂, вводят 100 кг модифицированного лигносульфоната с разведенным в нем каменноугольным пеком в количестве 2 кг.

Все тщательно перемешивают в течение 3-4 минут. Влажность смеси составляет 8-9%. Осыпаемость огнеупорной массы в сыром и сухом состоянии практически отсутствует (составляет 0,01%).

Набивка массы в желоба осуществляется за 5 проходов вибротрамбовкой. Стойкость желобов повышается в 1,5 раза по сравнению с массой, используемой в настоящее время. Газовыделения снижаются в 1,5 раза.

III. В смеситель через дозаторы вводят отходы от футеровки доменных печей в количестве 200 кг, отходы коксовой крошки в количестве 350 кг и глину в количестве 23 кг. Все перемешивают в течение 2 минут. Затем вводят SiO₂ в количестве 42 кг и 80 кг модифицированного лигносульфоната с 2 кг каменноугольного пека, разведенными в нем. Все компоненты перемешивают в течение 4 минут.

Влажность массы составляет 7-8%. Осыпаемость в сыром и сухом состоянии отсутствует. Усадка незначительна. Стойкость футеровки увеличена в 1,6 раза, газовыделения снижены в 1,6 раза.

Проведенные эксперименты показали хорошие эксплуатационные свойства: незначительную усадку, оптимальную плотность, хорошую химическую и термическую стойкость, значительное снижение энергозатрат при формовании огнеупорной массы в желобах.

Стойкость желобов повысилась в 1,5 раза, значительно снижена стоимость желобной массы по сравнению с существующей.

Кроме того, решаются вопросы утилизации отходов металлургических производств, улучшаются условия труда работающих за счет исключения операции дробления кокса фракции 25-40 мм до фракции 0,01-10 мм.

Снижаются энергозатраты на дробление кокса. Запыленность на участке приготовления смеси снижается в 20-30 раз.

При ПДК пыли 10 мг/м³ пылевыделение составляет 6 мг/м³. Значительно снижены вредные газовыделения - фенола в 1,5 раза.

При ПДК фенола 0,3 мг/м³ они составляют 0,16-0,15.

Формула изобретения

Огнеупорная масса, содержащая углеродосодержащий материал, наполнитель, глину огнеупорную и каменноугольный пек, отличающаяся тем, что она содержит в качестве углеродосодержащего материала отходы коксохимического производства в виде коксовой крошки, в качестве наполнителя - шамот, пекодоломитовую крошку или отработанную футеровку желобов доменных печей и дополнительно содержит антиоксидант в виде SiO₂ и модифицированный лигносульфонат, в который вводят каменноугольный пек в количестве 1-40%, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Шамот, или пекодоломитовая крошка, или отработанная футеровка желобов доменных печей - 10-30
Глина огнеупорная - 3-16
Модифицированный лигносульфонат с каменноугольным пеком - 0,5-20
Антиоксидант в виде SiO₂ - 7-15
Отходы коксохимического производства в виде коксовой крошки - Остальное