Шихта для изготовления шамотных огнеупоров

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к получению шамотных огнеупоров. Шихта содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: шамот 65-80; глина огнеупорная 19,5-34; спекающая добавка - природный топаз 0,5-1,0. Тонкоизмельченная, до размеров менее 0,063 мм, топазовая порода для равномерного распределения по всему объему шихты вводится совместно с глиняным шликером, необходимым для увлажнения шихты до влажности 6-8%. Оформление изделий производится методом полусухого прессования при давлениях 60-80 МПа. Обжиг изделий осуществляется при 1320-1350^oС. Данный состав позволяет повысить механическую прочность, термостойкость и огнеупорность изделий при одновременном снижении температуры обжига за счет интенсификации процесса спекания глиношамотных композиций и повышения содержания игольчатого муллита. 3 табл.

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов алюмосиликатного состава и может быть использовано для изготовления, например, шамотных огнеупоров.

Известна масса для шамотных огнеупоров, включающая отощитель и глину.

Недостатком данной массы является повышенная температура обжига изделий и невысокая прочность /Вакалова Т.В., Лузин А.В., Пачин В.Н., Верещагин В.И. Повышение качества шамотных изделий из трошковских глин с применением интенсивных способов диспергирования. Комплексное использование минерального сырья, 1986, 11, с. 81-83/.

Недостатками шамотных масс для нормального и ковшевого огнеупоров являются невысокая прочность на сжатие за счет недостаточной степени спекания глиносвязки при применяемых температурах обжига (1320-1350^oС), попытки интенсифицировать спекаемость путем введения добавок соды отрицательно сказываются на термомеханических свойствах изделий /Попов А.Д. Шамотные изделия из глин трошковского месторождения. Труды Восточного института огнеупоров. Металлургия, 1966, вып. 6, с. 22-36/.

Наиболее близкой является масса для получения шамотных огнеупоров, включающая в себя указанные компоненты, мас.%: Отощитель (шамот) - 70,0-50,0 Огнеупорная глина - 40,5-24,0 Петролатум (пластифицирующая добавка) - 5,5-4,0 Бентонит (спекающая добавка) - 4,0-2,0 Недостатком данной массы является относительно невысокая прочность изделий, которая обусловлена рядом причин, в том числе выгоранием петролатума, нарушающим контакт зерен шамота с дисперсной частью. Присутствие же бентонита как спекающей добавки оказывается недостаточным для обеспечения более высокого уровня прочностных свойств /А. С. 298565, МКИ С 04 В 33/16/.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение механической прочности, термостойкости и огнеупорности изделий при одновременном снижении температуры обжига за счет интенсификации процесса спекания, что обеспечивается добавкой природного топаза, вводимой с топазовой породой.

Предлагаемая огнеупорная шихта для изготовления шамотных огнеупоров содержит в своем составе, мас.%: Шамот - 65-80 фракции 3-2 мм 20-30% фракции 2-0,5 мм 20-30% фракции менее 0,5 мм 50%
Глина огнеупорная - 19,5-34
Природный топаз (спекающая добавка) - 0,5-1,0
Уменьшение количества вводимой добавки топаза менее 0,5% обусловливает необходимость повышения температуры обжига для интенсификации процесса спекания, увеличение содержания топаза более 1,0% тормозит процесс спекания и, соответственно, понижает уровень эксплуатационных свойств огнеупорных изделий из-за увеличения количества выделяющихся при разложении топаза газообразных соединений фтора, не усваиваемых стеклофазой и разрыхляющих формирующуюся керамическую структуру.

Пример изготовления шамотных огнеупоров.

Подготовка сырьевых компонентов производится раздельным способом. Глина на связку, например трошковская, измельчается в дезинтеграторе или в бегунах до прохода через сито 0,5 мм - не менее 70%. Отощитель из той же глины с водопоглощением не более 3% подготавливается традиционным способом путем измельчения в необходимом оборудовании с последующим выделением требуемой фракции. Топазсодержащая порода с содержанием собственно топаза более 50% тонко измельчается до размеров менее 0,063 мм, например, в шаровой мельнице. Химический состав сырьевых компонентов приведен в табл. 1.

Для приготовления массы сшихтованный шамотный отощитель фракцией 3-2 мм - 20-30%, 2-0,5 мм - 20-30%, менее 0,5 мм - 50% увлажняется до влажности 6-8% глиняным шликером, плотностью 1,25 г/см³, представляющим смесь состава (%): глина - 35, лигносульфонат кальция (ССБ) - 10 (на сухое вещество), вода - 55, в который введена также подготовленная топазсодержащая порода в количествах, обеспечивающих содержание собственно топаза 0,5-1% от массы шихты в пересчете на сухое вещество (составы масс приведены в табл. 2). Такой способ введения спекающей добавки обеспечивает равномерное распределение ее по всему объему шамотной массы.

Затем полученная смесь увлажненного отощителя со спекающей добавкой смешивается с подготовленной глиносвязкой. При этом создается тесный контакт между зернами отощителя, активирующей добавкой и связкой. После гомогенизации из шихты известными технологическими приемами прессуется полуфабрикат при давлении не менее 60-80 МПа (в зависимости от степени отощения). Обжиг осуществляется при 1320-1350^oС с выдержкой не менее 2 ч. Понижение температуры обжига менее 1320^oС не обеспечивает полноты протекания процесса спекания и формирования структуры огнеупора, обжиг при температурах более 1350^oС нецелесообразен по экономическим соображениям ввиду повышения расходов энергоносителя. Свойства обожженных изделий приведены в табл. 3.

Топаз в количествах 0,5-1,0% активизирует процесс муллитообразования и спекания композиций с закономерным ростом усадки, уменьшением водопоглощения, ростом прочности изделий, термостойкости и огнеупорности. Минерализирующее действие топаза на процесс формирования муллита сводится к образованию зародышей муллита, играющих роль центров кристаллизации для вторичного муллита. Фтор, выделяющийся при термическом разложении топаза, усваивается образовавшимся силикатным расплавом и воздействует на его реологические и реакционные свойства, создавая благоприятные условия для растворения первичного муллита, и перекристаллизации вторичного, снижая температуру его синтеза, повышая выход и совершенствуя структуру. Повышение содержания вторичного игольчатого муллита армирует структуру и обеспечивает повышение прочности при сжатии и изгибе, термостойкости и огнеупорности.

Формула изобретения

Шихта для изготовления шамотных огнеупоров, включающая отощитель-шамот, глину и спекающую добавку, отличающаяся тем, что при приготовлении массы шамот увлажняют до влажности 6-8% глиняным шликером, представляющим собой смесь состава, мас.%: глина 35, лигносульфонат кальция 10 на сухое вещество, вода 55, и в качестве спекающей добавки используют природный топаз при следующем соотношении компонентов шихты, мас.%:
Шамот - 65-80
фракции 3-2 мм 20-30%
фракции 2-0,5 мм 20-30%
фракции менее 0,5 мм 50%
Глина огнеупорная - 19,5-34
Природный топаз - 0,5-1,01

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2