способ изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия
Классы МПК: | C04B35/10 на основе оксида алюминия C04B35/66 монолитные огнеупоры или огнеупорные строительные растворы, в том числе содержащие или не содержащие глину |
Автор(ы): | Афанасьев Александр Алексеевич (RU), Лонзингер Татьяна Мопровна (RU), Скотников Вадим Анатольевич (RU), Чаплыгин Борис Александрович (RU), Дятлов Владимир Николаевич (RU), Писаров Владимир Александрович (RU) |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "Торговый Дом "Абразивные заводы Урала" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-05-23 публикация патента:
27.03.2008 |
Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных изделий на основе оксида алюминия. Технический результат изобретения - повышение прочности и огнеупорности изделий. Огнеупорные изделия формируют из шихты, содержащей отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов фракции 0,16-10 мм в количестве 60-95 мас.% и связующее. Отходы, содержащие, мас.%: 85-87 Al2O3 , 0,01-0,05 Fe2O3 , 10,9-12,0 СаО, обрабатывают 5-65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или в емкости с раствором кислоты, сушат на воздухе, смешивают со связующим, формируют изделия и обжигают их. 1 табл.
Формула изобретения
Способ изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, в котором обрабатывают компонент, содержащий оксид алюминия, 5-65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или в емкости с раствором кислоты, сушат на воздухе, смешивают со связующим, формируют изделия и обжигают их, отличающийся тем, что в качестве компонента, содержащего оксид алюминия, шихта содержит отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов фракции 0,16-10 мм в количестве 60-95 мас.%, причем отходы содержат, мас.%: Al2О 3 85-87, Fe2O3 0,01-0,05, СаО 10,9-12,0.
Описание изобретения к патенту
Изобретения относятся к огнеупорной промышленности, в частности к способам изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия.
Известен способ изготовления огнеупорных изделий, в котором формирование изделий ведут из шихты, содержащей шлак алюминотермического производства металлического хрома и огнеупорную глину [1]. После формирования изделия обжигают.
Недостатком данного способа является низкое качество изделий в связи с повышенной смачиваемостью их металлом и шлаками в процессе эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, включающий обработку компонента, содержащего оксид алюминия, раствором ортофосфорной кислоты, смешивание обработанного компонента со связующим, формование изделий и обжиг [2]. Глиноземсодержащий компонент содержится в шихте в количестве 85,5÷88,1%. Предварительно компонент, включающий оксид алюминия (корунд), обрабатывают раствором ортофосфорной кислоты с концентрацией 5÷65%. Шихта дополнительно включает муку, лигносульфонат технический.
Несмотря на использование дорогостоящего корунда, прочность и огнеупорность изделий низки ввиду незначительного образования фосфатов алюминия на поверхности корунда, что не обеспечивает прочность связки между отдельными частицами корунда.
Таким образом, недостатками этого способа являются низкая прочность и огнеупорность.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение прочности и огнеупорности изделий.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, в котором обрабатывают компонент, содержащий оксид алюминия, 5÷65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или в емкости с раствором кислоты, сушат на воздухе, смешивают со связующим, формируют изделия и обжигают их, согласно изобретению в качестве компонента, содержащего оксид алюминия, шихта содержит отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов фракции 0,16÷10 мм в количестве 60÷95 мас.%, причем отходы содержат, мас.%,: 85÷87 Al2О3; 0,01÷0,05 Fe2O3 ; 10,9÷12,0 CaO.
Таблица | ||||||||||
Способ изготовления | Содержание отходов* в шихте, % | Содержание компонентов в отходах*, % | Размер частиц, мм | Концентрация фосфорной кислоты, % | Огнеупорность более, °С | Термостойкость, количество теплосмен 1300°С - вода | Предел прочности, МПа | |||
Al 2O3 | Fe 2O3 | CaO | при сжатии | при изгибе | ||||||
Предлагаемые способы | ||||||||||
1 | 59 | 85,12 | 0,05 | 12,0 | 11 | 4 | 1750 | 25 | 43,2 | 5,1 |
2 | 60 | 85,0 | 0,01 | 11,3 | 10 | 5 | 1750 | 25 | 56,8 | 19,0 |
3 | 77 | 87,0 | 0,046 | 11,4 | 5 | 35 | 1750 | 25 | 78,3 | 23,3 |
4 | 95 | 86,7 | 0,040 | 11,0 | 0,16 | 65 | 1750 | 25 | 59,1 | 20,4 |
5 | 96 | 85,0 | 0,042 | 10,9 | 0,165 | 66 | 1750 | 25 | 48,9 | 6,0 |
Прототип | 87 | 98,1-99,2 | 0,3-0,6 | 0,5-1,3 | 3-0 | 65 | 1690 | - | 27 | - |
* - отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов |
То, что в предлагаемом способе используют отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов, позволяет при обработке ортофосфорной кислотой получить наряду с фосфатами алюминия тугоплавкий фосфат кальция (температура плавления более 1700°С), который является дополнительным связующим, что увеличивает прочность и огнеупорность изделий.
Использование шихты фракции менее 0,16 мм, как и увеличение фракции более 10 мм снижает прочность изделий.
Снижение количества отходов в шихте менее 60 мас.%, как и увеличение более 95 мас.% также снижает прочность изделий.
Содержание в отходах от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов Al2О3, Fe 2O3 и СаО обусловлено технологическими возможностями их получения.
Способ изготовления огнеупорных изделий осуществляется следующим образом.
Отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов просеивают через сито, получая зерно фракции 0,16÷10 мм. После этого отходы покрывают 5÷65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или емкости с раствором кислоты. После этого покрытые отходы сушат на воздухе. Затем покрытые отходы смешивают со связующим. В качестве связующего используют как органические, так и неорганические вещества, например смолы, глины и т.д.
Затем ведут формирование изделий, после чего изделия обжигают при температуре 1200÷1400°С в течение 3-9 суток в туннельных печах.
Согласно предлагаемому способу в ОАО «ЧАЗ» изготовлены опытные изделия и проведены их испытания. Результаты испытаний приведены в таблице.
Как показали испытания, огнеупорность изделий повысилась на 60°С, прочность увеличилась на 60÷190%.
Предлагаемый способ найдет применение в металлургической промышленности при производстве черных и цветных металлов для изготовления огнеупорных изделий для футеровки нагревательных устройств и ковшей для разливки металлов.
Источники информации
1. Брон В.А. Высокоглиноземистые огнеупоры из шлаков производства металлургического хрома. - «Огнеупоры», №2, 1957, с.14.
2. Патент RU 2231506, «Легковесный огнеупор», М. Кл. С04В 35/10, от 27.06.2004.
Класс C04B35/10 на основе оксида алюминия
Класс C04B35/66 монолитные огнеупоры или огнеупорные строительные растворы, в том числе содержащие или не содержащие глину