Способ изготовления огнеупорных легковесных изделий

 

Использование: для футеровки печей металлургической промышленности. Сущность изобретения: способ изготовления огнеупорных легковесных изделий включает приготовление формовочной массы путем перемешивания 7-17 мас. % огнеупорной глины, 64-72 мас. % дистенсилиманитового концентрата, 14-17,4 мас. % молотого шамота и 0,23-0,57 мас. % лигносульфонатов и 0,05-0,08 хлорида натрия и воды, совмещение шликера с 2,9-7,4 мас. % пенополистирола, заполнение перфорированных форм, установленных наклонно под углом 50-65°, верхняя и нижняя крышка которых служат электродами, электропрогрев при 55-65 В, сушку и обжиг. Характеристики: средняя плотность 0,7-1,0 г/см³, предел прочности при сжатии 10,5-15,1 МПа. 1 табл.

Изобретение относится к отрасли строительных материалов и может быть использовано при изготовлении огнеупорных легковесных изделий для футеровки тепловых агрегатов с рабочей температурой до 1300^oC, в частности в печах металлургической промышленности, где футеровка служит в среде влажного водорода.

Известен способ изготовления огнеупорных легковесов, заключающийся в перемешивании молотого дистенсиллиманитового концентрата, огнеупорной глины, воды и подвспененного полистирола формовании, сушке термоударом при 130-160^oC и обжига [1].

Недостаток известного способа заключается в низкой прочности изделий (1,3-3,0 МПа при средней плотности 0,45-0,8 г/см³).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления огнеупорных легковесных изделий, заключающийся в приготовлении формовочной массы из огнеупорного компонента, лигносульфонатов, воды и подвспененных гранул полистирола, заполнении массой перфорированных форм, верхняя и нижняя крышка которой являются электродами, электропрогреве токами промышленной частоте, сушке и обжиге [2].

Недостаток известного способа заключается в высокой энергоемкости технологического процесса, больших затратах на мероприятие по технике безопасности поста электропрогрева, а также сравнительно низкой прочности, что связано с режимом электропрогрева. Электропрогрев на первой стадии при напряжении 160-150 В и резкое их повышение температуры приводят к стремительному выносу тонкодисперсных частиц к периферии, что отрицательно сказывается на прочностных характеристиках.

Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат, повышение электробезопасности технологической линии и повышение прочности изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления огнеупорных легковесных изделий, заключающемся в приготовлении формовочной массы из огнеупорного компонента, лигносульфонатов, модифицированных натриевыми солями минеральных кислот, воды и подвспененных гранул полистирола, заполнении массой перфорированных закрывающихся форм, верхняя и нижняя крышки которых служат электродами, электропрогреве токами промышленной частоты с последующей сушкой и обжигом, формовочную массу готовят путем перемешивания 7-17 мас. % огнеупорной глины, 64-72% дистенсиллиманитового концентрата, 14,0-17,4% молотого шамота, комплексной добавки, состоящей из 0,23-0,57% лигносульфонатов и 0,05-0,08% хлорида натрия и воды с последующим совмещением полученного шликера с 2,9-7,4% пенополистирола, а электропрогрев осуществляют в формах, установленных в наклонном положении под углом 50-65^o, при напряжении в 55-65 В в одну стадию.

Добавка шамота служит в формовочной массе отощителем. Лигносульфонаты и хлорид натрия играют роль комплексного электролита, позволяющего проводить электропрогрев при напряжении 55-65 В, чем обеспечивается высокая степень безопасности работающего персонала. Электропрогрев при низком напряжении приводит к равномерному прогреву всей массы и плавному тепломассообмену не толще изделия, чем создается равномерная структура материала. Установка форм в наклонное положение после закрытия крышек перед началом электропрогрева обеспечивает полный контакт массы и равномерный прогрев ее. Отжимаемая при расширении полистирола влага стекает с наклонной крышки, чем исключается возможность попадания ее с через перфорацию в поверхностные слои массы.

Увеличение содержания лигносульфонатов в комплексной добавке свыше 0,57% приводит к повышению клеящего эффекта на стадии приготовления массы, увеличению выноса этих частиц при электропрогреве и снижению прочности изделий. Уменьшение содержания лигносульфонатов против рекомендуемого влечет повышение водопотребности формовочной массы и снижение прочности. Повышение дозировки хлорида натрия в комплексной добавке свыше 0,08% вызывает снижение температуры эксплуатации, а снижение дозировки хлорида натрия не позволяет проводить электропрогрев при низких напряжениях, так как повышается термическое сопротивление массы и возникает необходимость повышения напряжения.

Согласно предлагаемому способу приготовление формовочной массы осуществляют в две стадии: приготовление шликера и совмещение его с подвспененным полистиролом. Шликер готовят путем перемешивания глины, дистенсиллиманита, шамота и затворения смеси водным раствором комплексной добавки. В полученный шликер вводят подвсепенный полистирол. Масса влажностью 36-38% заполняют жесткие перфорированные формы, верхняя и нижняя крышка которых являются электродами. Формы закрывают крышками и устанавливают в наклонном положении под углом 50-65^o к горизонту, после чего осуществляют электропрогрев при низком напряжении /55-65 В/ в течение 25-40 мин. В процессе электропрогрева масса нагревается до 80-100^oC, происходит довспучивание полистирола, уплотнение массы, отжим части влаги через перфорацию крышек. При этом в верхней крышке вода стекает, не задерживаясь на ней. После электропрогрева проводят сушку при 120-125^oC и обжиг.

Предложенным способом получают высокоглиноземистый огнеупорный легковес с содержанием оксида алюминия не менее 50%, высокой прочностью и эксплуатационной стойкостью.

Предлагаемым способом (примеры 1-3 таблицы) и способом по прототипу (пример 6) готовят образцы огнеупорного легковеса и испытывают согласно стандартным методикам.

Используют следующие сырьевые материалы: огнеупорная глина Дружковская ДН1; тонкомолотый дистенсиллиманитовый концентрат КДСП, лигносульфонаты технические, модифицированные, являющиеся смесью лигносульфонатов с натриевыми и кальциевыми солями минеральных кислот (ОСТ 13-183-83); хлорид натрия; шамот тонкомолотый (удельная поверхность 2000 см²/г); полистирол ПСВ (ТУ 6-05-1905-81), подвспененный (K = 16-17).

Основные параметры способа и результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, использование предложенного способа обеспечивает повышение прочности изделий. Проведение электропрогрева при низком напряжении приводит к повышению степени электробезопасности технологии и позволяет снизить расходы на мероприятия по технике безопасности. Потребляемая при электропрогреве мощность снижена более чем в 10 раз.

Формула изобретения

Способ изготовления огнеупорных легковесных изделий, включающий приготовление формовочной массы из огнеупорного компонента, лигносульфонатов, модифицированных натриевыми солями минеральных кислот, воды и подвспененных гранул полистирола, заполнение массой перфорированных закрывающихся форм, верхняя и нижняя крышки которых служат электродами, электропрогреве токами промышленной частоты с последующими сушкой и обжигом, отличающийся тем, что формовочную массу готовят путем перемешивания 7 - 17 мас.% огнеупорной глины, 64 - 72 мас.% дистенсиллиманитового концентрата, 14,0 - 17,4 мас.% молотого шамота, 0,23 - 0,57 мас.% лигносульфонатов и 0,05 - 0,08 мас.% хлорида натрия и воды с последующим совмещением полученного шликера с 2,9 - 7,4% пенополистирола, а электропрогрев осуществляют в формах, установленных в наклонном положении под углом 50 - 65^o, при напряжении 55 - 65 В в одну стадию.

РИСУНКИ

Рисунок 1