Способ обработки огнеупорных изделий

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ путем пропитки раствором борсодержащего органического соединения при нагревании до 250- 350°С с последующей термообработкой при 350-1000 С, отличающийс я тем, что, с целью повышения химической стойкости изделий в хлорсодержащей атмосфере при 9001000°С , в раствор перед нагреванием дополнительно вводят 12-20% меламина от веса раствора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5g С 04 В 41/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3458215/29-33 (22) 25.06.82 (46) 07.10.83. Бюл. В 37 (72) Г.E. Ревзин, В;И. Алексеенко, Л.В. Волкова, B.Ã. Кочерженко, Г.A Мардосевич и Б.Н. Моргалев (53) 666.764(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 408938, кл. С 04 В 41/04, 1973.

2. Патент Великобритании

У 1328652, кл. С 1 А, 1973 (прототип).

„„SU„„1046233, А (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ путем пропитки раст- вором борсодержащего органического соединения при нагревании до 250-350 С с последующей термообработкой при 350-1000 С, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения химической стойкости изделий в .хлорсодержащей атмосфере при 9001000 С, в раствор перед нагреванием дополнительно вводят 12-20% меламина от веса раствора.

1046233

Изобретение относится к техноло- гии огнеупорон и может быть использовано в хлорной металлургии и химическом машиностроении для изготовления огнеупорных изделий и футеровок, например реакторов для получения хлорного хрома.

Промышленный метод получения, безводных хлоридон цнетных металлов (хрома, титана, циркония, тантала и т.д.) заключается во взаимодействии окислов с хлором и углеродом при нагревании.

Хлорирование руд и концентратов приводит к воздействию хлора и углерода не только на сырье, но и на огнеупорную футеровку хлораторов, причем последняя дополнительно подвергается воздействию расплавленных или газообразных хлоридов металлов, что вызывает интенсивную коррозию огнеупоров. Помимо коррозии происходит загрязнение целевого продукта хлоридами алюминия, магния, железа,-щелочных и щелочноэемельных металлов в результате взаимодействия силикатных, глиноземистых, алюмосиликатных или основных огнеупоров в хлорносстановительной атмосфере. Коррозия огнеупоров связана со значительной IIG- терей огнеупорами механической прочности и их зроэионным разрушением.

Одним из технологических приемов, приводящих к повышению устойчивости огнеупорных изделий.к действию агрессивных сред, является обработка обожженных .огнеупоров различными реагентами, в частности пропитка огнеупоров.

Известен способ обработки огнеупорных изделий путем пропитки обожженных огнеупорных изделий мно.гокомпонентными растворами, содержащими минеральную кислоту, при следующем соотношении Компонентов, вес.Ъ: бихромат натрия 20-40, вода

40-60, ортофосфорная кислота 15-40 (плотность 1,74 г/см ) с после,з дующей сушкой при 100-120 С I 1 j.

Недостатком известного способа является низкая стойкость огнеупорных изделий в хлорносстановительной атмосфере, приводящая к быстрой коррозии огнеупоров в печах хлори. рования и потере изделиями механической прочности.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления стойких к окислению углеродных и графитовых иэделий, который состоит в пропитке углеродных и графитовых изделий растворами борсодержащих органических. соединений, таких как эфиры борной кислоты — борат глицерина, бутилборат или амилборат, получаемые непосредственно при растОптимальные параметры процесса койцентрация меламина и температура термообработки — выбрана по следующим соображениям. При концентрации меламина ниже 12 вес..% количество образующегося после термообработки защитного покрытия оказывается недостаточным для существенного повышения химической устойчивости огнеупорных изделий. Растворы борорганических соединений, н которые дополнительно введен меламин в количест60 ве более 20 вес.%, обладают высокой вязкостью и плохо пропитывают огнеупорные изделия. Температура термообработки связана с необходимостью создания условий как для выгорания органической части раствора, 5 !

О !

45 норении борной кислоты или борного ангидрида в соответствующем спирте при нагр".нании. Пропитку ведут при

250-350 C в течение 2-10 ч. Пропитанные изделия сушат, а затем подвергают термообработке при 3501000 С $ 2).

Однако известный способ характеризуется недостаточной стойкостью пропитанных изделий к однонремейному действйю хлора, углерода и хлоридов металлов при 900-1000 С.

Цель изобретения — повышение химической стойкости изделий н хлорсодержащей атмосфере при 900-1000 С.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки огнеупорных изделий путем пропитки раствором борсодержащего органического соединения при нагревании до 250-350 С с последующей термообработкой при 350-1000 С, перед нагреванием и раствор дополнительно вводят 12-20% меламина от веса раствора.

Пропитка осуществляется в один или несколько приемов, причем в последнем случае изделие многократно обрабатывают одним и тем же раствором с термообработкой после каждого цикла.. Аналогичным образом можно обрабатывать не только отдельные формованные иэделия — кирпичи, блоки или фасонные детали сложной конфигурации, но и футеровку печей, изготовленную методами кладки, набивки из набивных масс или заливки огнеупорного бетона. после, сушки и обжига футеровки. Пропитку крупно- габаритных изделий и футеровки осуществляют методом заливки емкости печи или ее части раствором предлагаемого состана и проведения пропитки футеровки при нагревании.

Излишки невпитавшегося раствора удаляют с поверхности огнеупора, после чего проводят дополнительную термообработку изделий в указанных условиях.

1046233 ле многоатомных) и водно-спиртовых при комнатной температуре. Од- нако при нагревании до температуры

250-350 С, при которой осуществля5 ется пропитка, образуется гомоген. ный раствор, застывающий при охлаждении в стекловидную массу.

Пример 1. Готовят 15%-ный раствор борной кислоты в 98,5%-ном глицерине. К раствору ..добавляют

10 меламин в количестве 13,65 r меламина на 100 r раствора бората глицЕрина, что соответствует концент рации меламина 12 вес.%. Смесь нагревают при периодическом перемешивании до 350 С и пропитывают в течение 1 ч образцы из графита и обожженные образцы из. высокоглИНОземистого шамота (состав, вес.%:

А 20 78,0; S 102 20,4; Т102 1,1;

Ре ОЗ 0,5) диаметром 10 и,высотой

10-20 мм.

Образцы вынимают из горячего раст- вора, удаляют механически избыток раствора с .поверхности образцов и., обжигают при 950 С, выдерживая при указанной температуре 1 ч.

1 так и для завершения химических реакций," приводящих к образованию на поверхности материала слоя, обеспечивающего повышенные эксплуатационные свойства изделий. Максимальный эффект повышения стойкости пропитанных огнеупорных иэделий достигается при их термообработке в температурном интервале 900-950 С, который и является предпочтительным

Для .приготовления растворов вначале растворяют борную кислоту или борный ангидрид в многоатомных спиртах при нагревании. Затем в по-. лученный раствор добавляют рассчи-, танное количество меламина непосредственно перед пропиткой, нагревая раствор до требуемой температуры. В качестве растворителя может быть использован широкий круг многоатомных спиртов — гликоли (этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль), глицерин, маннит, сахароза, глюкоза и целый ряд дру-. гих. Жидкие многоатомные спирты, такие как гликоли или глицерин,,могут применяться для растворения .борной кислоты или в чистом виде, или в виде смесей, содержащих от нескольких процентов до нескольких десятков процентов- воды. При приготовлении растворов борной кислоты, содержащих твердые многоатомные спирты — сахарозу, маннит и т.д., последние предварительно растворяют в воде и в полученном водном 35 растворе растворяют борную кислоту.

Концейтрация борорганического соединения в растворе составляет

15-30 вес.% в пересчете на борную кислоту ° 40

Выбор концентрации борной кислоты в указанном оптимальном диапазоне, а также разновидность применяемого многоатомного спирта и его концентрация определяются как экономическими показателями технологии, так и требуемым комплексом . физико-химических свойств раствора — вязкостью, поверхностным натяжением,,плотностью и т.д. Наиболее целесообразно применение дешевых,и доступных этиленгликоля и гли- церина, в которых борная кислота

I хорошо растворима, так как разбавленпе раствора водой способствует тнижению вязкости раствора и удешевлению процесса. При пропитывании плотных огнеупорных иэделий, обладающих низкой открытой пористостью,, образованной мелкими пора- ми, в борко-спиртовой раствор до- 60 полнительно вводят поверхностноактивные вещества в количестве

0,05-2,0 вес.%. Меламин трудно растворим в воде, спиртах (в том чисПосле термообработки пропитанные по предлагаемому. способу образцы, а также пропитанные. в не содержащем ме ламин à рас творе бо рата глицерина той же. концентрации поме- щают в лабораторную печь и подвергают хлорированию в присутствии углерода и хлорного хрома при 950 С в течение 20 ч.

Результаты испытания образцов представлены в таблице.

Пример 2. К 30%-ному растаору борной кислоты в этиленгликоле добавляют меламин из расчета

25 r меламина на 100 г раствора, что соответствует концентрации меламина 20 вес.%. Смесь нагревают о до 250 С и в течение 2 ч -осуществляют пропитку образцов того же состава и размеров, что и в примере 1 °

Параллельно проводят пропитку таких же образцОв из графита и высокоглиноземистого шамота в растворе бората этиленгликоля без меламина. По окончании пропитки опытные и контрольные образцы вынимают из горячего раствора, .удаляют избыток раствора и подвергают образцы термообработке, нагревая их до о

900 С и выдерживая при данной температуре 2 ч.

Оценку устойчивости образцов осуществляют, подвергая опытные и контррльные образцы хлорированию при этой же температуре в присутствии углерода и хлорного хрома. в течение 33 ч.

Результаты испытания образцов представлены в таблице.

1046233

Уменьшение веса образцов, в % к исходному весу при времени выдержки, ч

Состав образцов

Способ обработки

Высокоглиноземистый

-шамот

6,6

Предлагаемый

Прототип

0,9

7,5

1,5

3,7 Графит ЭГ-1

1,0

Предлагаемый

Прототип .

2,4

5,0

Составитель В. Соколова

Редактор С. Лисина Техред Ж,Кастелевич Корректор О.Билак

Заказ 7646/21 Тираж 622 Подписное

HHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Использование предлагаемого способа обработки огнеупорных изделий обеспечивает, как видно из приводимых в таблице данных, повышение химической устойчивости огнеупорных материалов в агрессивной хлорвосстановительной атмосфере в присутствии хлорного хрома в среднем.в 1,5 раза по сравнению с известным способом обработки.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в том, что с помощью пропитки огнеупорных изделий растворами

20 (пример 1) 33 (пример 2) борсодержащих органических соединений, содержащих меламин, достигается повышение срока службы огнеупоров в хлораторах по сравнению не только с необработанными огнеупорами, но и с изделиями, пропитанными по известному способу. Помимо повышения срока службы огнеупоров, эффективность предлагаемого способа состоит в повышении качества получаемых хлоридов металлов за счет снижения в них содержания примесей кремния, алюминия и железа, вносимых из футеровки хлоратора.