Огнеупорный кладочный раствор

Изобретение относится к литейному производству, в частности к огнеупорным кладочным растворам для выполнения кладки плавильных печей, разливочных и раздаточных ковшей. Технический результат изобретения - повышение прочности после спекания. Огнеупорный кладочный раствор содержит, мас.%: огнеупорный наполнитель - отработанный катализатор ИМ-2201 с содержанием, мас.%: Al₂O₃ - 72,5 и Cr₂O₃ - 16,2, 70-80; огнеупорная глина - механохимически активированная, 15-25; натрия триполифосфат 0,5-1,0; вода - остальное. 1 ил.

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к огнеупорным кладочным растворам для выполнения кладки плавильных печей, разливочных и раздаточных ковшей, направлено на повышение огнеупорности, термостойкости, химической стойкости, высокой адгезионной прочности и прочности на сдвиг.

Известна огнеупорная масса для футеровки тепловых агрегатов, содержащая следующие компоненты: хромофосфатное связующее, тонкомолотый алюмосиликатный мертель, сподуменовый концентрат, шамот и доломит (см. патент РФ №2347769, опубл. 27.02.2009).

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является кладочный раствор мертеля для кладки металлургических агрегатов, включающий огнеупорный наполнитель - лом высокоглиноземистой футеровки после службы в металлургических агрегатах с содержанием Al₂O₃ 50-70% и Cr₂O₃ 5-9%, огнеупорную глину, пластификатор - натрия триполифосфат технический и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

лом высокоглиноземистой футеровки
после службы в металлургических агрегатах
с содержанием Al2O3 50-70% и Cr2O3 5-9%	60-70
огнеупорная глина	15-18
натрия триполифосфат технический	0,5-1,0
вода	остальное

(см. патент РФ №2051881, опубл. 10.01.1996).

Недостатком данного кладочного раствора является относительно невысокая прочность спекания огнеупорной кладки (6-8 Н/мм²), при толщине шва 0,8-1,5 мм.

Технический результат заявленного изобретения - повышение прочности спекания огнеупорной кладки.

Для достижения указанного технического результата огнеупорный кладочный раствор, включающий огнеупорный наполнитель, огнеупорную глину, натрия триполифосфат и воду, содержит в качестве огнеупорного наполнителя отработанный катализатор ИМ-2201 с содержанием, мас.%: Al₂O₃ - 72,5 и Cr₂O₃ - 16,2, а огнеупорную глину - механохимически активированную, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный катализатор	70-80
указанная глина	15-25
натрия триполифосфат	0,5-1,0
вода	остальное

Основными отличиями предлагаемого кладочного раствора является использование в качестве огнеупорного наполнителя отработанного катализатора ИМ-2201, который представляет собой алюмохромовый отход, образующийся при производстве синтетического каучука, с содержанием, мас.%: Al₂O₃ - 72,5, Cr₂O₃ - 16,2 и SiO₂ - 5,8 с удельной поверхностью частиц до 5000 см²/г и огнеупорностью 1950-2000С° (ТУ 2123-093-16810126-2004); применена механохимическая активация огнеупорной глины в высокоэнергетической планетарной мельнице с применением натрийсодержащих добавок для улучшения процессов механообработки, что позволяет более эффективно активировать процесс кристобалитизации и как следствие - мулитообразования уже при 900-1100С°.

В качестве натрийсодержащих добавок могут быть использованы Na₅P₃O₁₀ - ГОСТ 3493-86 и NaOH - ГОСТ 4328-77.

Механохимическую активацию огнеупорной глины (Латненского месторождения Воронежской области марки ЛТ-1; химический состав, мас.%: Al₂O₃ 37,06; Fe₂O₃ 1,1; п.п.п.11,9; огнеупорность 1730°С; ТУ 1512-047-73399783-2008) проводили в планетарной высокоэнергетической мельнице АГО-2С, предназначенной для тонкого и сверхтонкого измельчения неорганических твердых и сверхтвердых материалов, а также механохимического активирования неорганических материалов и суспензий, синтеза новых материалов.

Режим активации:

время активации	30-60 с при υconst=1700 об/мин;
	60-100 с при υconst=1500 об/мин.
массовое соотношение глина: мелющие тела	2:1

Изобретение иллюстрируется следующим примером:

Приготовление огнеупорного кладочного раствора осуществляют следующим образом. В смеситель вихревого типа периодического действия загружают алюмохромовый отход (отработанный катализатор ИМ-2201), образующийся при производстве синтетического каучука, с содержанием, мас.%: Al₂O₃ - 72,5, Cr₂O₃ - 16,2 - 75 и SiO₂ 5,8 - 75 мас.%; предварительно механохимически активированную огнеупорную глину - 15 мас.%; и натрия триполифосфат технический (в качестве пластификатора) - 1 мас.%. По мере перемешивания подают 9 мас.% воды и доводят раствор до оптимальной консистенции («сметанообразность»). Смешение осуществляют 15-20 мин.

Результаты прочности образцов после спекания определяли величиной предела прочности при сдвиге образцов в виде плиточек размером 38×38×12 мм, вырезанных из кирпича ША-5 (ГОСТ 390-96), связанных предложенным кладочным раствором, толщина слоя кладки приблизительно 1 мм, плиточки спекали при температуре 1400С°.

Установлено, что предлагаемый кладочный раствор обладает более высокой прочностью спекания - 12-14 Н/мм², чем в прототипе (без механоактивации) - 6-8 Н/мм². Активация огнеупорной глины и введение в качестве пластификатора натрия триполифосфата обеспечивает уменьшение толщины шва до 1 мм. Износ в швах кладочного раствора оценивали в процентах, заявленный раствор обеспечивал износ в швах менее 1%.

Исследования влияния количества механохимически активированной огнеупорной глины (Латненского месторождения, Воронежской области, марки ЛТ-1; хим. состав: Al₂O₃ - 37,06%, Fe₂O₃ - 1,1%, п.п.п.=11,9%, огнеупорность 1730С°, ТУ 1512-047-73399783-2008) на термомеханические свойства "склеенных" образцов показали, что с увеличением содержания глины - σ_сдв увеличивается до определенных пределов - 12-14 МПа, а потом снижается. Установлено, что оптимальное содержание активированной глины соответствует 15-25% (см. фиг.1).

Огнеупорный кладочный раствор, включающий огнеупорный наполнитель, огнеупорную глину, натрия триполифосфат и воду, отличающийся тем, что содержит в качестве огнеупорного наполнителя отработанный катализатор ИМ-2201 с содержанием, мас.%: Al₂О₃ 72,5 и Cr₂О₃ 16,2, а огнеупорную глину - механохимически активированную при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный катализатор	70-80
указанная глина	15-25
натрия триполифосфат	0,5-1,0
вода	остальное