Комплексное связующее для безобжиговых огнеупорных изделий

 

КОМПЛЕКСНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ БЕЗОБЖИГОВЫХ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающее огнеупорную глину, сульфитно-спиртовую барду, фосфатсодержащий компонент, отличающееся тем, что, с целью повьшення прочности, термостойкости и водостойкости , оно содержит в качестве фосфатсодержащего компонента кислотные отходы электрополировки труб из нержавекяцих сталей, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Огнеупорная глина 10-14 Сульфитно-спиртовая барда30-4G Кислотные отходы электрополировки труб из нержавеющих сталей 46-60 .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

«

РЕСПУБЛИК

С 04 В 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ д1 (21) 3548991/29-33 (22) 01. 02. 83 (46) 23.09.84. Бюл. У 35 (72) Л.Д. Пилипчатин, Н.Ф. Саврасова,, В.И. Коздоба, Г;Г. Чернавский, С.А. Деревянко и Л.В. Иануйленко (71) Днепропетровский ордена Трудово го Красного Знамени металлургический институт им. Л.И. Брежнева (53) 691.322(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 501995, кл. С 04 В.29/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

В 775081, кл. С 04 В 29/02, 1979 (прототип)..„Я0.„11 4653 А (54)(57) КОМПЛЕКСНОЕ СВЯЗУММПЕЕ ДЛЯ

БЕЗОБЖИГОВЫХ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающее огнеупорную глину, сульфитно-спиртовую барду, фосфатсодер.жащий компонент, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьипенин прочности, термостойкости и водостой, кости, оно содержит в качестве фосфатсодержащего компонента кислотные отходы электрополировки труб as нержавеющих сталей, при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Огнеупорная глина 10-14

Сульфитно-спиртовая барда 30-46

Кислотные отходы В электрополировки труб иэ нержавеющих сталей 46-60 .

11146

Изобретение относится к составам связующих для беэобжиговых огнеупорных изделий.

Известно связующее С1, включающее фосфорную кислоту, растворитель и сульфитно-спиртовой щелок в следующих соотношениях, мас.X:

Фосфорная кислота 1-10

Растворитель 4-30

Сульфитно-спиртовой щелок 1-3 го

Недостатками состава являются относительно низкие прочностные свойства, особенно свежесформованного сырца, а также низкие значения термостойкости и водостойкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является связующее Г21, включающее, 7.:

Фосфатное связующее 15-35

Огнеупорная глина 4-14

Сульфитно-спиртовая барда

Шамот

5-10

Ос тальное

30-40

В табл. 1 представлен состав кислотных отходов, используемых

Для производства комплексного связу- о ющего.

Для получения комплексного связующего используют указанные составы кислотных отходов и сульфитно-глинистый шликер в соотношении 50:50

Ттабл. 2).

Согласно технологии приготовления связки кислотные отходы в соотношеНедостатком известного связующего являются низкие прочностные свойства, низкая термостойкость и водостойкость.

Целью изобретения является повышение прочности, термостойкости и во-3р достойкости.

Поставленная цель достигается тем, что комплексное связующее для безобжиговых огнеупорных изделий, включающее огнеупорную глину, сульфитноспиртовую барду, фосфатсодержащий компонент, содержит в качестве фосфатсодержащего компонента кислотные отходы электрополировки труб из нержа. веющих сталей, при следующем соотно- 4р шении компонентов, мас,X:

Огнеупорная глина 10-14

Сульфитно-спиртовая барда

Кислотные отходы электрополировки труб из нержавеющих сталей 46-60

53 2 нии 50:50 вводят в подогретый до

60-7О С сульфитно-глинистый шликер.

Эти температуры благоприятно связываются на протекании реакции между .фосфорной кислотой и оксидом алюминия, находящимся в огнеупорной глине:

6НзРОн + A1 0< = 2A1(Í РО,) +

+ ЗН О.

2Al(Н РО )а + А1 0 = 2A1)НРО г) +

+ЗНО

Образовавшиеся дигидрофосфаты и гидрофосфаты алюминия обладают более высокой вяжущей способностью, чем фосфорная кислота. Присутствие в растворе Н БОц оказывает положительное влияние, так как приводит к сдвигу равновесия влево при диссоциации фосфорной кислоты:

Н Р04 - Н + 1ЪГО

Н + НГО

В результате этого в водном растворе Н РОц будет в основном в виде молекул и ионов Н РО что способствует получению дигидрофосфатов и гидрофосфатов алюминия, т.е. алюмофосфатной связки, которая является наиболее эффективной как связующее.

Кислотные отходы, имеющие в своем составе никель, железо и хром, взаимодействуя с H

Nl + H@SO — М1ЯО + Н

Fe + Н БО = РеБО,, + Н

2Cr + ЗН ЯОц = Сг2(ВОЗ)Ь + ЗН2

I -1

Эти соли, взаимодействуя с Н РО, образуют комплексные соединения в виде дигидрофосфатов никеля, железа и хрома:

FeSO< + 2Н РОн = Fe(H

Я

+ Н ВО„

NiSUg + 2НзРОч = Ni(H POg„) +

+НВО

Сг (БО,г) + 6НЗРО г = 2Сг (И ГО ) +

+ ЗН,SO, В количественном отношении кислотных отходов вводится в состав комплексного связующего 46-60Х. Введение<467 не обеспечивает достаточного количества образующих соединений, необходимых прочностных свойств сырцы, а также не обеспечивает требуемой транспортабельной механической прочности изделий после термообработки. Введение 60Х кислотных отходов приводит к повышенному содер жанию Н РО, не перешедшей в дегид3 ро- и гидрофосфаты. Пов жание Н РО приводит к нагревании жидкой фазы основные свойства изде алюмосиликатных. ое содерчению при снижает собенно

ышени увели что лий, б

30

Таблица 1

Состав Ионы Ионы Ионы кислотных НЗРО HgSO Fe(II) + Fe(III) Cr(IIZ) Ni(ZZ) отходов

49, 1 19,0

51,9 21,6

54,7 24,3

0,96

1, 12

1,28

Остальное

1,52

1,55

1,05

1,82

1,92

1, 14

Комплексная связка из перечисленных компонентов в впроцессе термообработки при 400 С резко ускоряет все процессы твердения изделий, сдвигая 10 их из области адгезии в области химического взаимодействия компонентов.

При этом реакции фосфатного связывания идут согласно следующим уравнениям:

А1(Н РОс ) A1PO хН О + 2H PO„

2А1(Н РО ) — + AQ (HQPZ О ), + ЗН О

-А12 (H P O ) — (Аl (POg )g1 х +

2Н20

Непрореагировавшая серная кислота, находящаяся в комплексной связке, при температурах термообработки раз- 2S мягчается без остатка с выделением газовой фазы, создавая микротрещины, способствующие повышению термостойкости без снижения прочностных свойств.

Для изготовления комплексной связки готовят в шликерной мешалке раст- ° вор сульфитно-дрожжевой бражки плотностью 1 10-1 14 г/смз и вводят в

Э У

35 него 25Х огнеупорной глины, подогревают образовавшийся сульфитно-глинис тый шликер до 60-70 С при непрерывб ном помешивании в течение 8 ч. За это время смесь разбухает и шликер превращается в концентрированную суспензию порошка в жидкости, обладающую высокой седиментационной и аг653 4 регативной устойчивостью. Плотность шликера при этом должна быть в пре.делах 1,20-1,24 г/см . Затем в состав готового сульфитно-глинистого шликера вводят кислотные отходы и содержимое шликерной мешалки перемешивают в течение 12 ч при.одновременном подогреве до 60-70ОС. Во время перемешивания проходят процессы нейтрализации кислотных отходов и образование дегидро- гидрофосфатов алюминия, железа, никеля, и хрома.

Полученные таким образом комплексную связку используют для изготовления безобжиговых алюмосиликатных образцов. Состав .шихты содержит 567 шамота, 377 глины и 77 комплексной связки. Образцы прессуют при давлении

50 МПа и определяют прочностные свойства сырца, сушат при 100 С термообрабатывают при 400ОС с выдержкой в печи 3 ч. Определяют предел прочности при сжатии образцов согласно ГОСТУ

10180-78, термостойкость — по ГОСТУ

78-75-56 и водостойкость.

Составы смесей и качественные характеристики безобжиговых образцов приведены в табл. 2 и 3.

Как видно из таблиц величины предела прочности сырца и образцов после термообработки, термостойкость и водостойкость образцов, изготовленных на комплексной связке, значительно выше, чем у образцов, изготовленных из связующего известного состава.

Полученные физико-керамические свойства позволяют сделать вывод о целесообразности изготовления безобжиговых сталеразличных изделий (например, во-. ронку, литник) на комплексном связующем. Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения

4-5 млн.руб. год, 1114653

Таблица 2

Содераание комплексного связуняцего, мас.й

Состав массы, мас.X

Состав смеси

Огнеупорная глина

Раствор СЛБ плотностью

1,12 г/см

Кислотные отходы плотностью

1,60 г/саР

Связка

Глина

Шамот

40

12

53

30

Т а блица 3

Предел прочности при саатии нослетермообработки, МПа редел прочности при сзатии сырца, МПа

Образе

44,6

2,5

11,4

42,8

2,4

10,7

58,1

2,6

13,9

56,8

2,8

13,1

48,5

12,2

2 ° 2

12,1

47,1

2,3

26,2

8,8

0,4

Известный

25,1

9,2

0,3

9,6

23,7

Составитель Г. Среднева

Редактор Н. Егорова Техред М.Кузьма . Корректор Ю. Макаренко ююююю юююав »»»

Заказ 6696/15 Тирам 605 . Подписное

BHINIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. У@город, ул. Проектная, 4

56, 37

56 37

56 37

Термическая стойкость, к-во теплцсмен (1300 С— вода) Водостойкость при остаточной. прочности после

20-минутного вакуумирования и

24-uacoheA выдервки в воде, MIIa