Огнеупорный раствор низкотемпературного твердения "гамма-3 ак"

 

Изобретение относится к огнеупорным растворам низкотемпературного твердения, предназначенным для кладки футеровок, а также для проведения ремонтных работ в тепловых промышленных агрегатах, эксплуатируемых при температурах от 150 до 1300 ^oС. Раствор включает, мас.%: ортофосфорная кислота 7-11, дистенсиллиманитовый концентрат 52-56, шамотный мертель 5-8, глинозем 5-7, огнеупорная глина 1-2, сульфат магния 5-10, суперпластификатор С-3 4-7, гидроксид алюминия 1-3, карборунд 1-2, вода - остальное. Технический результат - снижение открытой пористости до сотых долей процента, что исключает возможность просачивания расплавов металлов и шлаков через швы кладки в процессах получения магния, алюминия и их сплавов.

Изобретение относится к составам огнеупорных растворов низкотемпературного твердения, предназначенным для кладки футеровок, а также для проведения ремонтных работ в тепловых промышленных агрегатах, эксплуатируемых при температурах от 150 до 1300^oС.

Известен огнеупорный состав для торкретирования, включающий, мас. %: Шамот каолиновый - 10 - 30 Дистенсиллиманитовый концентрат - 60 - 85 Каолин - 5 - 10 Ортофосфорная кислота (сверх 100%) - 5 - 15 (авторское свидетельство SU 281234,1968 г.).

Известен огнеупорный раствор низкотемпературного твердения, содержащий 21-25 мас. % фосфатного связующего и 75 - 79 мас. % огнеупорного заполнителя. В состав введен ускоритель схватывания - оксид магния. В качестве фосфатного связующего используют водорастворимый комплекс на основе фосфата алюминия с мольным соотношением алюминий : фосфор - 1 : 1 и анионо-карбоновой или минеральной кислоты, за исключением фосфорной (патент US 3923534, 02.12.75).

Наиболее близким к заявляемому является огнеупорный раствор низкотемпературного твердения, используемый для строительства или ремонта футеровок тепловых агрегатов, который включает, мас.%: Фосфатное связующее - 26 - 39 Шамотный мертель - 22 - 28 Наполнитель - отработанный катализатор нефтехимического производства - 16 - 20 Керамзитовая пыль - 5 - 8
Технический глицерин - 0,8 - 1,6
Вода - Остальное
Отработанный катализатор нефтехимического производства ИМ-2201 16 (ТУ 38-30-21-78) содержит до 87% оксида алюминия (авторское свидетельство SU 1365637, С 04 В 28/34, 28.03.86).

Задачей настоящего изобретения является снижение пористости получаемого материала.

Это достигается согласно изобретению тем, что огнеупорный раствор, включающий фосфатное связующее, наполнитель на основе оксида алюминия, шамотный мертель и воду, содержит в качестве фосфатного связующего ортофосфорную кислоту, в качестве наполнителя на основе оксида алюминия дистенсиллиманитовый концентрат и дополнительно глинозем, огнеупорную глину, сульфат магния, суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты и формальдегида, гидроксид алюминия и карборунд при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ортофосфорная кислота - 7 - 11
Дистенсиллиманитовый концентрат - 52 - 56
Шамотный мертель - 5 - 8
Глинозем - 5 - 7
Огнеупорная глина - 1 - 2
Сульфат магния - 5 - 10
Суперпластификатор С-3 - 4 - 7
Гидроксид алюминия - 1 - 3
Карборунд - 1 - 2
Вода - Остальное
Способ приготовления раствора заключается в смешении предварительно измельченных дистенсиллиманитового концентрата, шамотного мертеля, глинозема, огнеупорной глины, гидроксида алюминия и карборунда с водным раствором сульфата магния и ортофосфорной кислотой. Для улучшения технологических свойств и повышения однородности в компоненты раствора при помоле вводят суперпластификатор С-3 в виде сухого порошка. Характеристики используемых компонентов:
- концентрат дистенсиллиманитовый КДСП по ТУ У 14-10-017-98 содержит, мас.%:
Аl₂0₃ - 58,2
Fе₂0₃ - 0,67
CaO - 10,1
MgO - 0,25
TiO₂ - 2,0
Н₂O - 10,5
Тонкость помола составляет 100 мкм;
- мертель шамотный (алюмосиликатный) МШ-36 по СТП 14-101-207-98 содержит, мас.%:
Аl₂О₃ - 41,36
Fе₂О₃ - 3,00
п.п.п. - 1,91
Тонкость помола составляет 100 мкм;
- глинозем марки Г-000 по ГОСТ 30558-98 содержит, мас.%:
SiО₂ - 0,02
Fе₂О₃ - 0,006
Na₂О+K₂О - 0,3
α-Al₂O₃ - 18,0
п.п.п. - 0,4
Р₂О₅ - 0,001
ТiO₂+V₂O₅+Cr₂O₃+MnO - 0,01
ZnO - 0,01
Тонкость помола составляет 100 мкм;
- сульфат магния содержит, мас.%:
магния сернокислого 7-водного "хч" MgSО₄•7H₂О по ГОСТ 4523-77 - не менее 99,5;
остаток, нерастворимый в воде - не более 0,002.

Тонкость помола составляет 100 мкм;
- огнеупорная глина по ГОСТ 9169-75 содержит, мас.%:
Аl₂О₃ - 41,7
Fе₂О₃ - 3,0
ТiO₂ - 3,67
п.п.п. - 12,9
Тонкость помола составляет 100 мкм;
- ортофосфорная кислота плотностью 1,45 г/см³;
- суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, соответствует ТУ 6-14-625-80. Водный раствор представляет собой жидкость коричневого цвета 33-39%-ной концентрации. С-3 используется также в виде легкорастворимого неслеживающегося порошка коричневого цвета с размером микрогранул 200-300 мкм;
- инициатор: гидроксид алюминия - белый кристаллический порошок, формула Аl(ОН)₃. Тонкость помола составляет 100 мкм;
- модификатор: карборунд - порошок темного цвета, формула SiC. Тонкость помола составляет 100 мкм.

При использовании предлагаемого раствора для футеровочных или ремонтных работ его готовят непосредственно на месте производства этих работ. Поверхность фасонных огнеупоров должна быть очищена ото льда и механических примесей и иметь температуру поверхности выше 0^oС. Раствор наносят на поверхности фасонных огнеупоров кельмой, ковшом или шпателем. Толщина швов кладки составляет 1-2 мм. Предварительное схватывание и твердение швов кладки происходит при температуре выше +16^oС, а окончательное твердение - при достижении температуры 150^oС.

Состав раствора позволяет снизить открытую пористость до сотых долей процента и тем самым полностью исключить возможность просачивания расплавов электролита и шлаков через швы кладки в процессах получения магния, алюминия и их сплавов. Огнеупорность получаемой футеровки составляет 1350-1400^oС.

Предлагаемый раствор может быть использован в качестве кладочного раствора для укладки шамотных, муллитокремнеземистых, муллитокорундовых и т.п. изделий при производстве футеровочных и ремонтных работ в тепловых агрегатах промышленного производства.

Пример 1. В смесителе готовят огнеупорный раствор следующего состава, мас.%:
Ортофосфорная кислота - 7
Дистенсиллиманитовый концентрат - 56
Шамотный мертель - 5
Глинозем - 5
Огнеупорная глина - 1
Сульфат магния - 10
Суперпластификатор С-3 - 4
Гидроксид алюминия - 3
Карборунд - 2
Вода - 7
Компоненты раствора перемешивают до однородного состояния и наносят толщиной 1-2 мм на подготовленную поверхность фасонного огнеупорного изделия - шамотного кирпича марки ША-5. Склеиваемые изделия прижимают друг к другу и сушат 6-24 часов при температуре 100-150^oС. Получаемая поверхность шва однородная, ровная, гладкая, без пузырьков, что обеспечивает снижение открытой пористости настолько, что протекания расплавов металлов и их шлаков через шов не происходит во время всего периода эксплуатации футеровки электролизера, продляющегося тем самым на срок до 28 месяцев. Огнеупорность 1400^oС.

Пример 2. В смесителе готовят огнеупорный раствор следующего состава, мас.%:
Ортофосфорная кислота - 11
Дистенсиллиманитовый концентрат - 52
Шамотный мертель - 8
Глинозем - 7
Огнеупорная глина - 2
Сульфат магния - 5
Суперпластификатор С-3 - 7
Гидроксид алюминия - 1
Карборунд - 1
Вода - 6
Компоненты раствора перемешивают до однородного состояния и наносят слоем толщиной до 15 мм при ремонте футеровки в качестве обмазки на подготовленную поверхность фасонного огнеупорного изделия - муллитокремнеземистого кирпича марки ММЛ-62. Слой обмазки сушат в течение 6-24 часов при температуре 100-150^oС. Получившаяся поверхность обмазки однородная, ровная, гладкая, без пузырьков, что обеспечивает снижение открытой пористости настолько, что протекания расплавов металлов и их шлаков через обмазку не происходит во время всего периода эксплуатации футеровки электролизера, продляющегося тем самым на срок до 28 месяцев. Огнеупорность 1350^oС.

Огнеупорному раствору низкотемпературного твердения присвоено условное наименование "Гамма-3 АК".

Формула изобретения

Огнеупорный раствор низкотемпературного твердения, включающий фосфатное связующее, наполнитель на основе оксида алюминия, шамотный мертель и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве фосфатного связующего ортофосфорную кислоту, в качестве наполнителя на основе оксида алюминия дистенсиллиманитовый концентрат и дополнительно глинозем, огнеупорную глину, сульфат магния, суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты и формальдегида, гидроксид алюминия и карборунд при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Ортофосфорная кислота - 7-11
Дистенсиллиманитовый концентрат - 52-56
Шамотный мертель - 5-8
Глинозем - 5-7
Огнеупорная глина - 1-2
Сульфат магния - 5-10
Суперпластификатор С-3 - 4-7
Гидроксид алюминия - 1-3
Карборунд - 1-2
Вода - Остальное