Динасовый огнеупор

Динасовый огнеупор предназначен для ремонта футеровки коксовых печей. Он получен из массы, включающей, мас.%: 20-50 смесь совместного помола кварцита и известняка в соотношении, мас.%: 95-96 и 4-5 соответственно, лигносульфонат технический (по сухому остатку) 0,4-0,8, динасовый бой фракции 5-0 мм - остальное. В качестве динасового боя возможно использование измельченного обожженного продукта совместного помола кварцита пористостью 5-12% и известняка в соотношении, мас.%: 95-96 и 4-5 соответственно. Технический результат - повышение объемопостоянства огнеупора, снижение объемного веса и повышение огнеупорности. 1 табл.

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных изделий для ремонта футеровки коксовых печей.

Известны динасовые огнеупорные изделия, полученные из массы, содержащей кварцитовый заполнитель, минерализующую добавку в виде известково-железистой смеси или смеси совместного помола кварцита с известняком и лигносульфонат технический, например, а.с. SU №1742267, С04В 35/14, 1992 [1], патент РФ №2243953, С04 В35/14, 2005 [2], статья авт. И.В.Хончик и др. «Кинетика модификационных превращений кремнезема и физико-химические процессы, протекающие при обжиге динаса, содержащего сухую минерализующую добавку», ж. «Огнеупоры и техническая керамика» №2, 1997, стр.17[3], статья авт. В.Л.Булах и др. «Разработка технологии динаса с использованием сухих минерализаторов», ж. «Огнеупоры» №8, 1991, стр.19 [4], справочник под редакцией И.Д.Кащеева «Огнеупоры для промышленных агрегатов и топок», книга 1 «Производство огнеупоров», стр.222, М., «Интермет-инжиниринг», 2000 [5].

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является динасовый огнеупор, представленный в статье авт. В.Л.Булах и др. «Разработка технологии динаса с использованием сухих минерализаторов», ж. «Огнеупоры» №8, 1991, стр.19[4].

Он изготовлен из массы, содержащей, мас.%: 69,3 заполнитель - кварцит молотый, 30 минерализующую добавку в виде смеси совместного помола кварцита с отсевом известняка, 0,7 лигносульфонат технический (по сухому остатку). Соотношение кварцита и известняка в смеси совместного помола устанавливается обычно из расчета содержания СаО в пределах, мас.%: 2,3-2,5 и составляет (95-96):(4-5).

Для производства динасовых огнеупоров используются низкопористые кристаллические кварциты, как правило, пористостью не более 5 процентов, а кварциты с более высокой пористостью удаляются в отходы.

Основным недостатком огнеупора по прототипу является наличие у него дополнительного роста при повторном нагреве до высоких температур из-за содержания остаточного кварца, что делает невозможным его применение для ремонта динасовой футеровки, достигшей в процессе эксплуатации постоянства объема.

Известно применение динасового боя для снижения роста динасового огнеупора в обжиге путем замены части кварцитового заполнителя на динасовй бой. Так, в источнике К.К.Стрелов и др. «Технология огнеупоров», Москва: Металлургия, 1988, с.323 (п.3.3.4.2. абз. 1-й, строка 4-я) указано, что «Добавка динасового боя способствует уменьшению роста изделий во время обжига и, следовательно, снижает возникающие в них при обжиге напряжения. Однако динасовый бой снижает огнеупорность, поэтому его вводят лишь в шихту коксовых фасонных изделий, огнеупорность которых допускается более низкой».

Задачей настоящего изобретения является создание на основе динасового боя объемопостоянного динасового огнеупора с высокой огнеупорностью, пригодного по физико-химическим показателям для ремонта футеровки коксовых печей с различными температурами нагрева.

Технический результат состоит в повышении объемопостоянства и обеспечении высокой огнеупорности.

Для достижения этого, согласно п.1 формулы изобретения, динасовый огнеупор получен из массы, содержащей кремнеземистый заполнитель фракции 0-5 мм, минерализатор в виде смеси совместного помола кварцита и известняка в соотношении между собой, мас.%: кварцит 95-96, известняк 4-5 и лигносульфонат технический, отличающийся тем, что в качестве кремнеземистого заполнителя он содержит динасовый бой или измельченный обожженный продукт совместного помола кварцита пористостью 5-12% и известняка, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 20-50 указанная смесь совместного помола кварцита и известняка, 0,4-0,8 лигносульфонат технический (по сухому остатку) и остальное - указанный кремнеземистый заполнитель фракции 5-0 мм.

Сущность изобретения состоит в том, что введение в огнеупорную массу в указанных количествах перерожденного кремнеземистого заполнителя в виде динасового боя позволяет избежать дальнейших объемных изменений (роста) заполнителя, так как процесс полиморфных превращений кварца завершается в предшествующих обжигах. Кристобалит в динасовом бое при повторном обжиге уплотняется и интенсивно тридимитизируется, что приводит к увеличению содержания тридимита в огнеупоре, образованию развитых тридимитовых сростков, повышающих огнеупорность. Тонкомолотый известняк смеси совместного помола с кварцитом, являясь активным минерализатором, интенсифицирует процессы полного перерождения мелких зерен кварца в тридимит и спекания массы.

Необходимо отметить, что введение динасового боя в количестве не более 20-30 мас.% от количества всего огнеупорного заполнителя, практиковалось при изготовлении крупногабаритных динасовых изделий с целью снятия термических напряжений в обжиге и снижения брака по трещинам [5]. Нами впервые предложено использование огнеупорного заполнителя, полностью состоящего из молотого динасового боя, без снижения в готовых изделиях основных эксплуатационных показателей. В качестве динасового боя используются отходы сортировки динасовых изделий, изготовленных по традиционной технологии - брак изделий по отбитостям и трещинам.

При введении в массу смеси совместного помола кварцита и известняка менее 20 мас.%, количества активного минерализатора недостаточно для обеспечения полного перерождения остаточного кварца в низкоплотную модификацию - тридимит.

Содержание в массе смеси совместного помола кварцита и известняка более 50 мас.% затрудняет процесс формования из-за повышенной жесткости массы.

В соответствии с п.2 формулы, в качестве динасового боя использован измельченный обожженный продукт совместного помола кварцита пористостью 5-12% и известняка в соотношении между собой в смеси, мас.%: указанный кварцит - 95-96, известняк - 4-5.

Нами установлена возможность использования считающихся непригодными для производства динасовых изделий кварцитов с пористостью выше 5 процентов. Верхний предел 12% пористости кварцита объясняется тем, что исследованные нами кристаллические кварциты не имели более высокой пористости. При использовании пористых кварцитов динасовый бой получают искусственным путем по брикетной технологии.

Динасовый огнеупор изготовляют следующим образом. Применяемые материалы: кристаллический кварцит месторождения «Гора Караульная» с содержанием SiO₂ 98,5 мас.% и пористостью 7,5%, известняк флюсовый (ТУ 0751-001-26282295-00), динасовый бой (брак динасовых изделий по отбитостям и трещинам), лигносульфонат технический (ТУ 54-028-00279580-97).

Пример 1. Готовят формовочную массу, содержащую, мас.%: 79,4 раздробленного динасового боя фракции 5-0 мм, 20,0 тонкомолотой смеси кварцита и известняка при соотношении, мас.%: 95:5 соответственно, 0,6 лигносульфоната технического (по сухому остатку). Из массы влажностью 5,0-5,5% на прессе формуют сырец огнеупора, сушат в туннельном сушиле до остаточной влажности не более 1,0% и обжигают в туннельной печи при максимальной температуре 1420°С.

Пример 2. Огнеупор получают аналогично примеру 1.

Пример 3. Готовят формовочную массу для брикета, содержащую, мас.%: 99,4 смесь кварцита и известняка при соотношении, мас.%: 94:6 соответственно, 0,6 лигносульфонат технический (по сухому остатку). Из массы на прессе формуют сырец брикета, сушат в туннельном сушиле до остаточной влажности не более 1,0% и обжигают в туннельной печи. Обожженный брикет дробят и рассевают для получения фракции 5-0 мм. В полученный продукт добавляют тонкомолотую смесь кварцита и известняка в количестве 24 мас.%, перемешивают всухую и добавляют лигносульфонат технический до достижения массой формовочной влажности 5,0-5,5%.

Из полученной массы на прессе формуют сырец динасового огнеупора с объемным весом 1,6-1,7 г/см³, сушат в туннельном сушиле до остаточной влажности не более 1,0% и обжигают в туннельной печи при максимальной температуре 1420°С.

Примеры составов огнеупорной массы и свойства динасового огнеупора указаны в таблице, пример 4 относится к прототипу.

Определение показателей свойств проводили:

- плотность по ГОСТ 2409-95;

- предел прочности при сжатии по ГОСТ 4071.1-94;

- дополнительный линейный рост по ГОСТ 5402.1-2000;

- остаточный кварц по методике МВИ №202-30-99;

- огнеупорность по ГОСТ 4069-69.

Как видно из таблицы, патентуемый динасовый огнеупор по сравнению с прототипом не дает дополнительного роста, не содержит остаточный кварц, имеет более низкую плотность, большую степень тридимитизации, механическую прочность, достаточную для поставленной задачи и не ниже требуемой для коксовых изделий ремонтных марок по ТУ 1533-005-00188162-96. Образцы по примеру №1, 2, 3 имеют огнеупорность не менее 1710°С, образец по прототипу - 1690°С.

Дополнительными преимуществами являются возможность использования некондиционного кварцита и динасового боя и снижение себестоимости огнеупоров. Таким образом, создан объемопостоянный динасовый огнеупор на основе динасового боя, имеющий высокую огнеупорность и пригодный для ремонта футеровки коксовых печей с различными температурами нагрева.

Таблица Составы масс и свойства динасового огнеупора
Масса	Содержание компонентов, мас.%	Плотность, г/см3	Предел прочности при сжатии, Н/мм2	Хим. состав, мас.% SiO2	Фазовый состав, мас.%	Дополнительный рост при 1450°С, %	Огнеупорность, °С
динасовый бой	обожж. продукт совместного помола кварцита и известняка	смесь совместного помола кварцита с известняком	кварцит	лигносульфонат (на сухое)	тридимит	кристобалит	остаточный кварц
1	79,4	-	20,0	-	0.6	2,32	36,8	95,0	62,1	27,9	0	-0,1	>1710
2	60,4	-	35,0	-	0,6	2,33	31,7	94,9	61,3	28,2	0	0	>1710
3	-	75,4	24,0	-	0,6	2,32	26,3	94,9	63,5	26,4	0	-0,1	>1710
4	-	-	30,0	69,3	0,7	2,35	72,4	94,5	40	43	2	0,1	1710
5(II)	30	-	-	69,4	0,6	2,35	42,4	94,7	54.0	32.0	4.2	0.2	1700
6(III)	99,3	-	-	-	0,7	2,33	21,5	94,2	68.1	22.4	0	0	1700

Динасовый огнеупор, полученный из массы, содержащей кварцитовый заполнитель фракции 5-0 мм, смесь совместного помола кварцита и известняка в соотношении, мас.%: кварцит 95-96, известняк 4-5, и лигносульфонат технический, отличающаяся тем, что масса содержит в качестве кварцитового заполнителя динасовый бой фракции 5-0 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанная смесь совместного помола
кварцита и известняка	20-50
лигносульфонат технический (по сухому остатку)	0,4-0,8
динасовый бой фракции 5-0 мм	остальное