Сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего

 

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано для получения шлакосталечугуностойких композиций, применяемых для ремонта сталелитейный ковшей, а также для изготовления и ремонта огнеупорной футеровки печных агрегатов, в том числе теплоизоляционных бетонов. Технический результат - снижение расхода на получение огнеупорной химически стойкой массы за счет использования доступных и дешевых компонентов. Сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего содержит, мас. %: тонкодисперные отходы нефтехимической промышленности 15,0 - 23,3; отработанные растворы фосфатирования в пересчете на чистую фосфористую кислоту 20 - 30; титансодержащие соединения в пересчете на чистую двуокись титана 0,5 - 10,0; борная кислота 0,5 - 0,7; мертель 3,0 - 25,0; огнеупорная глина - остальное. 1 табл.

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 т.ч. и теплоизоляционных бетонов Известна сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего [1], включающая двуокись титана, фосфорную кислоту, фосфат титана при следующем соотношении компонентов в мас.%: Двуокись титана - 50 - 65 Фосфорная кислота - 12 - 30 Фосфат титана - 15 - 28 Недостатком указанной смеси оказалась невысокая стойкость в расплавах стали и чугуна при применении вяжущего для ремонта литейных ковшей.

Известна также сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего [2], включающая двуокись титана, фосфорную кислоту, смесь мертеля шамотного с огнеупорным материалом из группы: огнеупорная глина, шамот, песок, маршалит и борсодержащий компонент при следующем соотношении, мас.%: TiO₂ + H₃PO₄ - 28 - 55 Смесь мертеля шамотного с огнеупорным материалом - 42,0 - 71,5 Борсодержащий компонент (в пересчете на B₂O₃) - 0,5 - 3,0 Данное изобретение решает задачу расширения сырьевой базы для получения титансодержащей огнеупорной массы, однако смесь имеет достаточно высокую себестоимость, обусловленную использованием двуокиси титана и фосфорной кислоты.

Задача заявляемого технического решения заключается в снижении расходов на получение огнеупорной химически стойкой массы за счет использования доступных и дешевых компонентов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего содержит фосфат-ионсодержащий компонент, мертель, огнеупорную глину и борсодержащие материалы. Новое заключается в том, что в качестве фосфат-ионсодержащего компонента смесь включает отработанные растворы фосфатирования или смесь этих растворов с фосфористой кислотой, титансодержащие соединения или смесь этих соединений с двуокисью титана и тонкодисперсный отход нефтехимической промышленности - отработанный алюмохромовый катализатор, например ИМ-2201 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Титансодержащие соединения или смесь этих соединений с двуокисью титана в пересчете на чистую двуокись титана - 0,5 - 10,0
Отработанные растворы фосфатирования или смесь этих растворов с фосфористой кислотой в пересчете на чистую фосфористую кислоту - 20,0 - 30,0
Тонкодисперсный отход нефтехимической промышленности - отработанный алюмохромовый катализатор, например ИМ-2201 - 15,0 - 23,0
Борная кислота - 0,5 - 0,7
Мертель - 3,0 - 25,0
Огнеупорная глина - Остальное.

Обобщающее понятие "фосфат-ионсодержащий компонент" охватывает вещества, образующие фосфат титана при взаимодействии с его двуокисью, т.е. это не только фосфорная кислота, но, в частности, и фосфористая кислота, которая значительно дешевле фосфорной, но не менее эффективно взаимодействует с двуокисью титана, образуя фосфат титана. В качестве фосфат ион - содержащего компонента применяются также отработанные растворы фосфатирования машиностроительных технологий, содержащие фосфорную и фосфористую кислоты. Предлагается в данном случае применять в смеси указанные растворы, добавляя при необходимости фосфористую кислоту для получения необходимой концентрации кислоту в смеси.

В соответствии с поставленной задачей дефицитный компонент - двуокись титана - в заявляемой смеси представлен отходами технологий, т.е. товарный пигмент двуокиси титана либо не используется вовсе, либо вводится частично, а в основном для смеси берут другие вещества, содержащие двуокись титана: обдиры лакокрасочных покрытий, декапажные шламы, отходы лакокрасочных камер и т.п. Предлагается использовать отработанные травильные растворы технологии титана и изделий из него, которые на практике являются неутилизируемыми промышленными отходами и содержат гидроокиси и водорастворимые соли титана. К перечисленным титансодержащим веществам при необходимости добавляется чистая двуокись титана или содержащие ее вещества для получения необходимой концентрации двуокиси в заявляемой смеси.

Дополнительный эффект от использования отработанных растворов фосфатирования и травильных растворов технологии титана заключается в уменьшении загрязнения окружающей среды.

Введение борной кислоты придает массе необходимую пластичность.

Применение мертеля способствует химическому связыванию присутствующей в компонентах воды, в следствие чего повышаются огнеупорные свойства смеси.

В качестве огнеупорной глины применяются огнеупорные кварциты, каолины, индукционные и набивные массы, а также мелкозернистые фракции огнеупоров, бывших в употреблении. Они играю роль наполнителя, увеличивающего эффективную массу смеси.

Оптимальные количества всех компонентов в смеси определены опытным путем в результате многочисленных экспериментов и испытаний образцов на соответствие необходимым физико-механическим характеристикам.

Приготовление заявляемой смеси осуществляют следующим образом.

Смешивают отработанный раствор фосфатирования с травильным раствором технологии титана и изделий из него, добавляя чистую фосфористую кислоту и двуокись титана или содержащие ее вещества до получения необходимой концентрации в пересчете на чистые фосфористую кислоту и двуокись титана. Добавляют борную кислоту и также тщательно перемешивают. Затем, не прекращая перемешивание, постепенно добавляют тонкодисперсный отход нефтехимической промышленности - отработанный алюмохромовый катализатор ИМ-2201 Новокуйбышевского завода. Продолжая перемешивать, в массу добавляют мертель и огнеупорную глину.

Примеры составов для получения фосфатного вяжущего приведены в таблице.

Композиции указанных составов наносились на плитки из огнеупорного шамота КШУ-39 ГОСТ 6137-80 размером 50х45х20, которые попарно склеивались друг с другом по меньшей грани (45х20), затем подвергались термообработке при температуре 1050-1100^oC в течение 2-3 часов.

Затем на плитки оказывалось механическое воздействие до разрушения. Испытаниям подвергались по 2-3 попарно склеенные плитки каждого состава. Во всех случаях разрушение происходило только по телу огнеупора.

Поскольку прочность применяемого для испытаний огнеупорного шамота 1000-1600 кг/см², то можно сделать вывод о том, что заявляемая смесь обладает более высокими физико-механическими свойствами, обеспечивающими эффективное использование материала для огнеупорных футеровок.

Применение заявляемого технического решения значительно сократит затраты на изготовление огнеупорных смесей и обеспечит надежную футеровку сталелитейных ковшей и печных агрегатов.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1114654, кл. C 04 B 29/02.

2. RU 93042491 A1, 15.09.95.- прототип.

Формула изобретения

Сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего, содержащая фосфат-ионсодержащий компонент, мертель, огнеупорную глину и борсодержащий компонент, отличающаяся тем, что в качестве фосфатионсодержащего компонента она включает отработанные растворы фосфатирования или смесь этих растворов с фосфористой кислотой, в качестве борсодержащего компонента - борную кислоту и дополнительно титансодержащие соединения или смесь этих соединений с двуокисью титана и тонкодисперсный отход нефтехимической промышленности - отработанный алюмохромовый катализатор, например ИМ-2201, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Отработанные растворы фосфатирования или смесь этих растворов с фосфористой кислотой в пересчете на чистую фосфористую кислоту - 20,0 - 30,0
Титансодержащие соединения или смесь этих соединений с двуокисью титана в пересчете на чистую двуокись титана - 0,5 - 10,0
Тонкодисперсный отход нефтехимической промышленности - отработанный алюмохромовый катализатор, например ИМ-2201 - 15,0 - 23,0
Борная кислота - 0,5 - 0,7
Мертель - 3,0 - 25,0
Огнеупорная глина - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1