Огнеупорный связующий материал для футеровки высокотемпературных тепловых агрегатов

 

Изобретение относится к магнезитовым огнеупорным материалам и может быть использовано в качестве огнеупорного раствора для кладки огнеупорных футеровок сталеплавильных агрегатов и вращающихся печей обжига огнеупорного и цементного клинкеров. Огнеупорный связующий материал включает магнезиальный огнеупорный заполнитель - (основа) 7,5-11,5% порошка алюминия, 18,5-28,5% феррофосфорного порошка, 3-9% (сверх 100%) жидкой связки. Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение прочности сцепления раствора с футеровкой, снижение пористости, повышение холодной прочности и сроков схватывания массы, а также повышение скорости спекания, происходящего по механизму экзотермической реакции. 2 табл.

Изобретение относится к магнезитовым огнеупорным материалам и может быть использовано в качестве огнеупорного раствора для кладки огнеупорных футеровок сталеплавильных агрегатов и вращающихся печей обжига огнеупорного и цементного клинкеров.

Известен состав для заполнителя швов кирпичной кладки, включающий, мас. %: Магнезитовый порошок - 52-60 Алюминиевый порошок - 8-12 Прокатная окалина - 32-38 Смесь засыпают в зазоры между кирпичами при выкладке футеровки, и при разогреве футеровки происходит спекание смеси [1].

Недостатком состава является отсутствие жидкой связки, сыпучесть, отсутствие пластичности и адгезии и, вследствие этого, невозможность кладки крутонаклонных и вертикальных участков футеровки.

Ближайшим аналогом к заявленному изобретению является огнеупорный раствор для кладки футеровки тепловых агрегатов состава, мас.%: Магнезитсодержащий компонент фракции 3-1 мм - 40-50 Магнийсодержащий компонент фракции 0,09 мм - 30-40 Алюминиевая пудра - 3-8 Жидкое стекло - 10-15 где в качестве магнийсодержащего компонента используется плавленый или спеченный периклаз, а также измельченный бой магнезитовых, магнезитохромитовых и хромомагнезитовых изделий [2].

Недостатками раствора являются недостаточная холодная прочность и медленная схватываемость массы, а также медленное нарастание прочности при разогреве за счет окисления алюминия и шпинелеобразования, и кроме того, недостаточно высокая прочность сцепления с футеровкой, а также высокая пористость вследствие неравномерности зернового состава.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение прочности сцепления раствора с футеровкой, снижение пористости, повышение холодной прочности и сроков схватывания массы, а также повышение скорости спекания.

Для решения поставленной технической задачи, огнеупорный связующий материал для футеровки высокотемпературных тепловых агрегатов, включающий магнезиальный огнеупорный заполнитель, порошок алюминия и жидкую связку, дополнительно содержит плавленый феррофосфорный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Магнезиальный заполнитель - основа
Порошок алюминия - 7,5-11,5
Указанный плавленый феррофосфорный порошок - 18,5-28,5
Жидкая связка (сверх 100%) - 9-13.

В качестве магнезиального заполнителя он содержит лом огнеупорных периклазсодержащих изделий, периклазовый порошок, или их смесь. В качестве жидкой связки используют химическую связку, например, растворы солей магния.

В предлагаемом связующем материале процесс схватывания в сравнении с известным составом усиливается за счет связующего - соли магния и тонкомолотых компонентов. Феррофосфорный компонент, имея низкую температуру плавления (960^oC), спекает кладочный раствор в шве при более низких температурах, уплотняет структуру и повышает прочность. При разогреве футеровки происходит спекание в виде экзотермической реакции между окислителями - оксидом железа, частично образующимся при помоле феррофосфора и сульфатом магния с одной стороны и восстановителями - металлическим алюминием и железом с другой стороны. Кроме того, происходит окисление феррофосфорного порошка с образованием фосфатов железа и оксидов железа, шпинелеобразование. Оксиды железа взаимодействуют с периклазом и образуют высокотемпературные соединения - магнезиовюстит с температурой плавления 2100^oC и магнезиоферрит с температурой плавления 1750^oC. Все эти реакции сопровождаются увеличением объема, что также увеличивает прочность и плотность шва.

Пример
В качестве магнезиального заполнителя использован огнеупорный лом периклазохромитовых изделий и тонкомолотый периклазовый порошок. В качестве плавленого феррофосфорного силиката использован тонкомолотый материал, содержащий, по данным химического анализа: Fe₂O₃ - 74,1%, P₂O₅ - 14,1%, MnO - 0,5%, SiO₂ - 7,5%. Эти компоненты, взятые в требуемом соотношении, перемешивали в растворосмесителе, добавляя порошок алюминия и раствор сульфата магния, плотностью 1,20 г/см³ Полученный раствор использовали в кладке футеровки вращающейся печи обжига магнезита в зоне горячей головки. Кроме того, были проведены лабораторные испытания раствора между магнезиальными плашками и изготовлены образцы кубической формы для определения свойств. Для сравнения были изготовлены и испытаны растворы известного состава, и, кроме того, состав, содержащий вместо плавленого феррофосфорного материала оксид железа. Состав по изобретению дает в кладке ровный, плотный шов без трещин. Данный состав не выкрашивается из швов кладки, а в виде спека сохраняется до конца кампании печи.

Как видно из таб. 1 и 2, изобретением достигается повышение прочности сцепления с футеровкой, снижение пористости, повышение холодной прочности и сроков схватывания массы.

Формула изобретения

Огнеупорный связующий материал для футеровки высокотемпературных тепловых агрегатов, включающий магнезиальный огнеупорный заполнитель, порошок алюминия, жидкую связку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит плавленый феррофосфорный порошок при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Магнезиальный заполнитель - Основа
Порошок алюминия - 7,5 - 11,5
Феррофосфорный порошок - 18,5 - 28,5
Жидкая связка (сверх 100%) - 9 - 3о

РИСУНКИ

Рисунок 1