Огнеупорная масса для желобов доменных печей

 

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к производству огнеупорной желобной массы для желобов доменных печей. Технический результат изобретения: улучшение условий труда работающих за счет уменьшения вредных газовыделений при сохранении необходимых свойств желобной массы и снижение себестоимости смеси. Огнеупорная масса содержит, мас.%: модифицированный лигносульфонат 0,1-22; шунгитовые породы 3-80; огнеупорная глина 2-25; каменноугольный пек 0,1-2; кокс или отходы кокса - остальное. В качестве модификатора используют борсодержащие компоненты в количестве 0,001-3 мас.%.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в доменном производстве.

Известны желобные массы для желобов доменных печей, содержащие углерод, кремнесодержащие материалы, пек, огнеупорную глину, а также различные добавки, улучшающие технологические свойства смеси и повышающие стойкость масс в желобе.

Основной недостаток этих масс, хотя и стойкой в восстановительных средах, - использование углеродной, но канцерогенной пековой связки.

Известна огнеупорная масса для набивки желобов, включающая кокс и сульфитно-дрожжевую барду при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кокс - 84 - 85 Сульфитно-спиртовая барда - 16 А.С. 1712343, МКП С 04 В 35/52, 1992.

Однако желобная масса обладает недостаточными технологическими свойствами - неудовлетворительной пластичностью, осыпаемостью, повышенной усадкой и недостаточной стойкостью к воздействию продуктов плавки.

Известна огнеупорная масса, включающая карбид кремния, графит, глину, шамот или отработанную футеровку, в качестве связующего каменноугольный пек и дополнительно пластификатор - лигносульфонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид кремния - 10 - 17 Графит - 5 - 10 Глина - 2 - 6 Пек - 3 - 5 Лигносульфонат - 1 - 3 Электрокорунд - 10 - 20
Шамот или отработанная футеровка - Остальное
К недостаткам огнеупорной массы можно отнести ухудшение условий труда работающих из-за использования концерогенного пека и графита.

Патент 2135428, Россия, МПК С 04 В 33/22, опубл. 27.08.99г. Бюл. 24.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению можно отнести огнеупорную массу следующего состава, мас.%:
Пек - 7 - 30
Глина огнеупорная - 4 - 35
Упрочняющая добавка - 5 - 79
Кокс - Остальное
А.С. 2049113, С 21 В 7/12, С 04 В 35/52.

При удовлетворительных технологических свойствах желобной массы содержание канцерогенного пека ухудшает условия труда работающих.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение - улучшение условий труда работающих при сохранении технологических свойств желобной массы.

Цель достигается тем, что набивная огнеупорная масса для желобов доменных печей содерит пек, глину огнеупорную, кокс, антиоксидант - углеродо-кремнийсодержащий материал, поверхностно-активное вещество - лигносульфонат с добавкой модификатора - борсодержащих компонентов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Огнеупорная глина - 2 - 25
Антиоксидант - 3 - 80
Поверхностно-активное вещество - 0,1 - 22
Каменноугольный пек - 0,1 - 2
Кокс или отходы кокса - Остальное
Причем в качестве антиоксиданта используются кремнеземосодержащие вещества - шунгитовые породы.

Особенностью применяемого антиоксиданта является дисперсность кремнезема, размер частиц которых составляет 9-12 мм, содержащие до 77% SiО₂, в качестве поверхностно-активного вещества - лигносульфонат, модифицированный борсодержащими веществами - борной кислотой, оксидом бора, натриевой солью борной кислоты - бурой в количестве 0,001-3%.

Пек способствует спеканию огнеупорной массы, ее уплотнению.

Огнеупорная глина является связующим и пластификатором. При содержании глины менее 2 мас.% желобная масса имеет повышенную осыпаемость и становится нетехнологичной. При содержании кремнесодержащего компонента менее 3%, поверхностно-активного вещества - лигносульфаната менее 0,1%, каменноугольного пека менее 0,1%, кокса менее нижнего предела - ухудшается уплотненность, увеличивается усадка желобной массы, ее окисляемость при воздействии продуктов плавки (при выпуске чугуна и шлака - из доменной печи). Неудовлетворительные технологические свойства желобной массы ухудшают эксплуатационные характеристики желобов доменных печей, снижают их стойкость.

Увеличение верхних пределов составляющих желобной массы ведет к удорожанию желобной массы, к дополнительным затратам при ее уплотнении и ухудшению условий труда при увеличении каменноугольного пека больше 2%.

Износ углеродистой массы происходит в основном за счет окисления углерода массы, которая происходит после выпуска чугуна и шлака, взаимодействия углерода желобной массы с кислородом воздуха и парами воды, применяемой для охлаждения желоба. Устойчивость желобной массы к механическому разрушению движущимся чугуном и шлаком зависит от прочности связки между зернами наполнителя и его стойкости. Введение в состав огнеупорной массы антиоксиданта - углеродокремнийсодержащего материала - снижает окисляемость углерода массы. Использование поверхностно-активного вещества - лигносульфоната, модифицированного борсодержащими компонентами, улучшает смачиваемость компонентов массы при перемешивании, повышает текучесть огнеупорной массы, что способствует лучшей уплотняемости и формуемости при изготовлении желобов.

Использование модифицированного лигносульфоната, менее вязкого и более термостойкого, чем обычный лигносульфонат, обеспечивает удовлетворительную прочность при повышенных температурах, пластичность желобной массы, способствует его равномерному распределению среди компонентов массы и образованию тонкой высокоогнеупорной пленки на составляющих смеси, не смачиваемой жидкими продуктами плавки, менее окисляемой, чем углерод кокса.

Проведенные исследования показали, что комплексное использование антиоксиданта - углеродокремниесодержащего вещества совместно с поверхностно-активными веществами - модифицированными борсодержащими компонентами - лигносульфонатом, снижает износ углеродистой массы, повышает устойчивость к механическому разрушению продуктами плавки, обеспечивает необходимые эксплуатационные свойства желобов доменных печей при значительном снижении канцерогенного каменноугольного пека. Снижается выделение вредного вещества - фенола. Проведенные эксперименты показали хорошие технологические свойства желобной массы: незначительную усадку, хорошую термостойкость, устойчивость к оксислению, улучшение условий труда за счет снижения концерогенного пека и выделения фенола.

При этом уменьшаются затраты на уплотнение желобной массы, снижается расход смеси на 1 т чугуна и стоимость 1 т желобной массы за счет использования более дешевых компонентов.

Способ приготовления огнеупорной массы следующий.

I. В смеситель через дозаторы вводят 568,8 кг коксовой крошки, огнеупорную глину в количестве 12 кг и перемешивают в течение 2-х мин. Затем подают антиоксидант - шунгитовый сланец в количестве 18 кг, пек в количестве 0,6 кг, все перемешивается в течение 1 мин, добавляется ПАВ - в количестве 0,6 кг - лигносульфонат с модификатором - борной кислотой в количестве 6 мг. Все перемешивается в течение 3-х мин. Из приготовленной желобной массы набивают желоба доменных печей. Влажность составляет 5,5-6%. Стойкость желобов из указанной желобной массы при выпуске чугуна и шлака составляет 10-12 суток, что в 1,8 раза выше стандартной. При этом значительно сокращается количество газовыделений при приготовлении массы и сушке желобов доменных печей. Выделение фенола снижается в 2 раза. Выделения формальдегида и бензопирена отсутствуют. Осыпаемость в сыром состоянии и после сушки желобов составляет 0,03%.

II. В смеситель через дозаторы засыпают 480 кг шунгитового сланца, 29,7 кг молотого кокса, 12 кг глины и все перемешивают в течение 2-х мин, затем вводят пек каменноугольный в количестве 12 кг и подают ПАВ - лигносульфонат в количестве 66,3 кг, модифицируемой бурой в количестве 1,989 кг. Вся масса перемешивается в течение 3-4-х мин. Влажность массы составляет 6-7%. Осыпаемость огнеупорной массы в сыром и сухом состоянии практически отсутствует (составляет 0,001%).

Набивка массы желоба осуществляется вибротрамбовкой. Стойкость желобов повышается в 2 раза по сравнению с массой, используемой в настоящее время. Газовыделения снижаются в 2 раза.

III. В смеситель через дозаторы вводят коксовую крошку в количестве 288 кг, глину огнеупорную - 150 кг и все перемешивают в течение 2-х мин, затем подают шунгитовый сланец в количестве 18 кг и пек каменноугольный в количестве 12 кг, перемешивают в течение 2-х мин и вводят ПАВ - лигносульфонат в количестве 132 кг, модифицируемый 3,96 кг буры. Масса перемешивается 3 мин. Влажность массы составляет 7-8%. Осыпаемость массы в сыром и сухом состоянии отсутствует. Усадка незначительная. Стойкость футеровки желобов увеличена в 1,8 раза, газовыделения снижены в 2 раза.

Формула изобретения

Огнеупорная масса для желобов доменных печей, содержащая кокс, пек каменноугольный, глину огнеупорную, шунгитовые породы в качестве антиоксиданта, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит лигносульфонат, модифицированный борсодержащими компонентами - борной кислотой, борным ангидридом, натриевой солью борной кислоты - бурой в количестве 0,001-3% в качестве поверхностно-активного вещества, при следующем соотношении компонентов, мас.%.

Огнеупорная глина - 2 - 25
Шунгитовые породы - 3 - 80
Пек каменноугольный - 0,1 - 2,0
Лигносульфонат, модифицированный борсодержащими компонентами: бурой, борной кислотой, борным ангидридом в количестве 0,001-3% - 0,1 - 22,0
Кокс или отходы кокса - Остальноео