Муллитокорундовый огнеупор

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупоров для футеровки печей плавки алюминия. Техническим результатом изобретения является достижении инертности огнеупора к расплаву алюминия и устойчивости к инфильтрации, повышение механической прочности и экологической безопасности. Указанный технический результат достигается тем, что муллитокорундовый огнеупор получен из огнеупорной массы, содержащей в масс.%: корунд - 79-88, огнеупорную глину 1-4, ортофосфорную кислоту - 5-7 и баритовый концентрат с содержанием сернокислого бария не менее 85% - 6-10. 1 табл.

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупоров для футеровки печей плавки алюминия.

Известны неформованные и формованные огнеупоры, применение которых возможно для футеровки печей плавки алюминия, в виде масс и изделий, содержащих корунд, огнеупорную глину и ортофосфорную кислоту например изобретения по а.с. СССР №443852, С04В 35/10, 1972 [1]; а.с. СССР №1191441, С04В 28/34, 1985 [2]; патенту РФ №2256631, С04В 35/66, С04В 35/101, 2003 [3].

По совокупности общих существенных признаков наиболее близким к патентуемому можно отнести муллитокорундовый огнеупор, полученный из массы по а.с. СССР №443852, С04В 35/10, 1972 [1], содержащей, мас.%: корунд 40-90, огнеупорную глину 3-12, ортофосфорную кислоту 2-6 и добавку - окись хрома 5-50.

Положительными свойствами огнеупора из такой массы являются объемопостоянство, низкая открытая пористость, а недостатками - взаимодействие с расплавом алюминия и пропитка металлом, недостаточная механическая прочность изделий и содержание экологически вредной окиси хрома.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков с сохранением положительных свойств огнеупора.

Технический результат состоит в достижении инертности огнеупора к расплаву алюминия и устойчивости к инфильтрации, повышении механической прочности и экологической безопасности.

Для достижения этого, согласно формулы изобретения, муллитокорундовый огнеупор изготавливают из массы, включающей корунд, огнеупорную глину, ортофосфорную кислоту и добавку в виде баритового концентрата с содержанием сернокислого бария не менее 85 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный баритовый концентрат	6-10
огнеупорная глина	1-4
корунд	79-88
ортофосфорная кислота	5-7

Сущность изобретения состоит в том, что введение в массу указанного баритового концентрата подавляет контактные реакции расплава алюминия с огнеупором, снижает до минимума смачиваемость и пропитку огнеупора.

Огнеупор, полученный из массы с добавкой баритового концентрата, практически не смачивается и не пропитывается жидким алюминием, легко очищается от настылей металла.

Содержание баритового концентрата менее 6 мас.%, или содержание в нем BaSO₄ менее 85%, недостаточно для снижения смачиваемости и устойчивости к пропитке расплавом.

При содержании баритового концентрата более 10 мас.% снижаются температура деформации и механическая прочность огнеупора.

Более низкое в заявленном составе против прототипа содержание огнеупорной глины также повышает устойчивость огнеупора к алюминиевому расплаву, так как расплав способен разъедать огнеупор, реагируя с оксидом кремния, содержащимся в глине.

Содержание огнеупорной глины в заявленных пределах обеспечивает также высокую механическую прочность огнеупора и стабильность линейных размеров за счет оптимального муллитообразования в обжиге без разрыхления структуры. Отсутствие в огнеупоре окиси хрома обеспечивает его экологическую чистоту.

Для получения огнеупора заявляемого состава использовали следующие материалы: электроплавленый корунд (Al₂O₃ 96,5 мас.%, MgO 0,8 мас.%), глина огнеупорная НУ-2 (ТУ 14-8-336-80), кислота ортофосфорная (ТУ 2142-001-00209450-95), баритовый концентрат (ГОСТ 4682-84) с содержанием сернокислого бария 85,7%. Указанные компоненты дозировали в количествах, приведенных в формуле изобретения, смешивали, формовали изделия на фрикционном прессе, сушили и обжигали при температуре 1200°С.

Примеры составов масс для изготовления образцов муллитокорундового огнеупора и их свойства указаны в таблице.

Таблица Составы масс и свойства муллитокорундового огнеупора
Масса	Содержание компонентов, мас.%	Свойства образцов после обжига при 1200°С
корунд	огнеупорная глина	баритовый концентрат (Ba2SO4 85.7 мас.%)	ортофосфорная кислота	окись хрома	усадка, рост, %	открытая пористость, %	предел прочности при сжатии, Н/мм2	устойчивость к инфильтрации Al (тест-выдержка образца в расплаве в течение 3 суток)
1	83	1	9	7	-	0	16,3	86,5	поверхность образца чистая
2	83	3	8	6	-	0	16	90	«
3	83	4	7	6	-	0	15	103	«
4	66	10	-	4	20	0	15	50	наличие точечных островков оксидной пленки

Остаточное изменение размеров при нагреве определяли по ГОСТ 5402.1-2000. Предел прочности при сжатии определяли по ГОСТ 4071.1-94 после обжига образцов при 1200°С в течение 2 часов.

Из таблицы видно, что патентуемый огнеупор обладает объемопостоянством после термообработки на уровне прототипа, имеет механическую прочность более 86 Н/мм², открытую пористость в пределах 15-16,3%, устойчивость к инфильтрации расплава алюминия.

Данные свойства позволят успешно эксплуатировать предложенный муллитокорундовый огнеупор в футеровке печей для плавки алюминия, что подтвердили результаты промышленных испытаний.

Источники информации

1. А.с. СССР №43852, С04В 35/10, 1972.

2. А.с. СССР №1191441, С04В 28/34, 1985.

3. Патент РФ №2256631, С04В 35/66, С04В 35/101, 2003.

Муллитокорундовый огнеупор, полученный из массы, включающей корунд, огнеупорную глину, ортофосфорную кислоту и добавку, отличающийся тем, что в качестве добавки масса содержит баритовый концентрат с содержанием сернокислого бария не менее 85 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанный баритовый концентрат	6-10
огнеупорная глина	1-4
корунд	79-88
ортофосфорная кислота	5-7