Сырьевая смесь для получения фосфатного связующего

 

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано для получения шлакосталечугуностойких композиций, применяемых для ремонта сталелитейных ковшей, а также для изготовления и ремонта огнеупорной футеровки печных агрегатов, в том числе и теплоизоляционных бетонов. Сущность изобретения: сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего содержит, мас. %: токодисперсные отходы нефтехимической промышленности 42,5-59,8, фосфорную кислоту 25-50, двуокись титана 5-15, борсодержащий компонент / в пересчете на двуокись бора/ 0,2-2,5, причем отходы нефтехимической промышленности содержат окислы алюминия и хрома при следующем соотношении, мас.%: Al₂O₃ 85-87, Cr₂O₃ 13-15. В качестве борсодержащих компонентов сырьевая смесь содержит борат кальция или борную кислоты. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано для получения шлакостале-чугунностойких композиций, применяемых для ремонта сталелитейных ковшей, а также для изготовления и ремонта огнеупорной футеровки печных агрегатов, в т.ч. и теплоизоляционных бетонов.

Известна сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего, включающая двуокись титана, фосфорную кислоту, фосфат титана при следующем соотношении компонентов, мас.

Двуокись титана 50-65 Фосфорная кислота 12-30 Фосфат титана 15-28 /1/ Недостатком известной сырьевой смеси для получения фосфатного вяжущего оказалось недостаточная стойкость в расплавах стали и чугуна при применении вяжущего, применяемого для ремонта литейных ковшей.

Известна также огнеупорная масса, включающаяся тонкодисперсные отходы нефтехимической промышленности, ортофосфорную кислоту и алюминиевую пудру при следующем соотношении указанных компонентов, мас.

Тонкодисперсные отходы нефтехимической промышленности 53-59 Ортофосфорная кислота 38-46 Алюминиевая пудра 1-3 /2/ Утилизация многотоннажных отходов с использованием изобретения позволяет полностью исключить затраты на содержание отвалов, снизить степень загрязнения окружающей среды и развить применение более современных материалов и более совершенных теплоизоляционных бетонов.

Однако содержание в составе огнеупорной массы алюминиевой пудры создает пористость изделий, что делает непригодной ее для использования для ремонта сталелитейных ковшей.

Задачей заявляемого технического решения является получение огнеупорной химически стойкой массы, при использовании которой для ремонта футеровки сталелитейных ковшей образовывался бы плотный шлакосталестойкий спек.

Поставленная задача решается за счет того, что сырьевая смесь, включающая тонкодисперсные отходы нефтехимической промышленности и кислоту согласно изобретению дополнительно содержит двуокись титана и борсодержащие в пересчете на двуокись бора при следующем соотношении указанных компонентов, мас.

Тонкодисперсные отходы нефтехимической промышленности 42,5-59,8 Фосфорная кислота 25-50 Двуокись 5-15 Борсодержащие в пересчете на двуокись бора 0,2-2,5
При этом отходы нефтехимической промышленности содержат окислы алюминия и хрома при следующем соотношении, мас.

Al₂O₃ 85-87
Cr₂O₃ 13-15
причем в качестве борсодержащих в пересчете на двуокись бора используют борат кальция или борную кислоту.

Сопоставительный с прототипом анализ показал, что заявляемое техническое решение отличается тем, что сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего, содержащая тонкодисперсные отходы нефтехимической промышленности и фосфатную кислоту, дополнительно содержит двуокись титана и борсодержащие в пересчете на двуокись бора при следующем соотношении компонентов в мас.

Тонкодисперсные отходы нефтехимической промышленности 42,5-59,8
Фосфорная кислота 25-50
Двуокись титана 5-15
Борсодержащие в пересчете на двуокись бора 0,2-2,5.

При этом отходы нефтехимической промышленности содержат окислы алюминия и хрома при следующем соотношении компонентов, мас.

Al₂O₃ 81,87
Cr₂O₃ 13-15.

причем в качестве борсодержащих в пересчете на двуокись бора используют борат кальция или борную кислоту.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

На момент подачи заявки сложился огромный дефицит в жаростойких огнеупорных материалах. Необходимо модернизировать не в меру устаревшие огнеупорные защитные футеровки. Заявляемое техническое решение позволяет решить эти проблемы:
становится экономически выгодным использовать многие из фосфатсодержащих материалов;
кроме того, утилизация многотоннажных отходов позволит полностью исключить затраты на содержание отвалов;
снизить степень загрязнения окружающей среды и улучшить теплотехнический баланс ремонтируемых сталелитейных ковшей.

Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "Изобретательский уровень", так как принимая во внимание уровень техники на дату подачи заявки, не является очевидным для специалистов в данной области.

Экспериментально установлено, что при содержании в смеси двуокиси титана более 15% происходят признаки оплавления, которые обнаруживаются при визуальном осмотре, огнеупорность понижается, кроме того, повышается себестоимость композиции из-за дефицитности двуокиси титана, при содержании двуокиси титана менее 5% спек композиции образуется пылящим с признаками эрозии по поверхности, при содержании в композиции фосфатной кислоты ниже 25% появляются признаки пыления и неглянцевой поверхности, при содержании фосфорной кислоты более 50% композиции не в меру расжижается.

При содержании в смеси отходов нефтехимической промышленности менее 42,5% композиции неработоспособна. Из-за потери консистенции при содержании в смеси отходов нефтехимической промышленности более 59,8% композиции становится недопустимо густой, при содержании в смеси двуокиси бора более 2,5% происходит снижение огнеупорности менее 0,2% не обеспечивается плотность спека.

Заявляемое изобретение осуществляют следующим образом.

Двуокись титана смешивают с фосфорной кислотой и борсодержащими /борной кислотой или боратом кальция/. Смесь тщательно перемешивают и постепенно добавляют отработанный катализатор ИМ-2201 Новокуйбышевского завода, т.е. отходы нефтехимической промышленности.

Примеры конкретных составов сырьевой смеси для получения фосфатного вяжущего приведены в таблице.

Композиции составов NN 2 4 наносились на плитки размером 50х45х20 мм и попарно склеивались друг с другом, подвергались термообработке при 1040-1100^oC в течение 2-3 ч.

Образцы плиток готовились из огнеупорного шамота КШУ-39 ГОСТ 6137-80, затем склеенные плитки подвергались механическому разрушению. Разрушение происходило только по телу огнеупора.

Прочность образцов, изготовленных согласно прототипу, не превышает 1600 кг/см², что соответствует прочности применяемого для испытаний огнеупорного шамота 1000-1600 кг/см², т. е. можно сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение обладает улучшенными физико -механическими свойствами по сравнению с прототипом.

Применение заявляемого технического решения позволит утилизировать многотоннажные отходы, полностью исключить затраты на содержание отвалов, снизить степень загрязнения окружающей среды, получить огнеупорную химически стойкую массу, при использовании которой для ремонта футеровки сталелитейных и чугунных ковшей образовался бы плотный шлакосталестойкий спек.

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для получения фосфатного связующего, включающая тонкодисперсные отходы нефтехимической промышленности и фосфорную кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит двуокись титана и борсодержащие в пересчете на двуокись бора при следующем соотношении указанных компонентов, мас.

Тонкодисперсные отходы нефтехимической промышленности 42,5 59,8
Фосфорная кислота 25 50
Двуокись титана 5 15
Борсодержащие в пересчете на двуокси бора 0,2 2,5
2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что отходы нефтехимической промышленности содержат окислы алюминия и хрома при следующем соотношении указанных компонентов, мас.

Al₂O₃ 85 87
Cr₂O₃ 13 15
3. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве борсодержащих она содержит борат кальция или борную кислоту.

РИСУНКИ

Рисунок 1