Способ изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных изделий на основе оксида алюминия. Технический результат изобретения - повышение прочности и огнеупорности изделий. Огнеупорные изделия формируют из шихты, содержащей отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов фракции 0,16-10 мм в количестве 60-95 мас.% и связующее. Отходы, содержащие, мас.%: 85-87 Al₂O₃, 0,01-0,05 Fe₂O₃, 10,9-12,0 СаО, обрабатывают 5-65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или в емкости с раствором кислоты, сушат на воздухе, смешивают со связующим, формируют изделия и обжигают их. 1 табл.

 

Изобретения относятся к огнеупорной промышленности, в частности к способам изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия.

Известен способ изготовления огнеупорных изделий, в котором формирование изделий ведут из шихты, содержащей шлак алюминотермического производства металлического хрома и огнеупорную глину [1]. После формирования изделия обжигают.

Недостатком данного способа является низкое качество изделий в связи с повышенной смачиваемостью их металлом и шлаками в процессе эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, включающий обработку компонента, содержащего оксид алюминия, раствором ортофосфорной кислоты, смешивание обработанного компонента со связующим, формование изделий и обжиг [2]. Глиноземсодержащий компонент содержится в шихте в количестве 85,5÷88,1%. Предварительно компонент, включающий оксид алюминия (корунд), обрабатывают раствором ортофосфорной кислоты с концентрацией 5÷65%. Шихта дополнительно включает муку, лигносульфонат технический.

Несмотря на использование дорогостоящего корунда, прочность и огнеупорность изделий низки ввиду незначительного образования фосфатов алюминия на поверхности корунда, что не обеспечивает прочность связки между отдельными частицами корунда.

Таким образом, недостатками этого способа являются низкая прочность и огнеупорность.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение прочности и огнеупорности изделий.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, в котором обрабатывают компонент, содержащий оксид алюминия, 5÷65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или в емкости с раствором кислоты, сушат на воздухе, смешивают со связующим, формируют изделия и обжигают их, согласно изобретению в качестве компонента, содержащего оксид алюминия, шихта содержит отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов фракции 0,16÷10 мм в количестве 60÷95 мас.%, причем отходы содержат, мас.%,: 85÷87 Al₂О₃; 0,01÷0,05 Fe₂O₃; 10,9÷12,0 CaO.

Таблица
Способ изготовления	Содержание отходов* в шихте, %	Содержание компонентов в отходах*, %	Размер частиц, мм	Концентрация фосфорной кислоты, %	Огнеупорность более, °С	Термостойкость, количество теплосмен 1300°С - вода	Предел прочности, МПа
Al2O3	Fe2O3	CaO	при сжатии	при изгибе
Предлагаемые способы
1	59	85,12	0,05	12,0	11	4	1750	25	43,2	5,1
2	60	85,0	0,01	11,3	10	5	1750	25	56,8	19,0
3	77	87,0	0,046	11,4	5	35	1750	25	78,3	23,3
4	95	86,7	0,040	11,0	0,16	65	1750	25	59,1	20,4
5	96	85,0	0,042	10,9	0,165	66	1750	25	48,9	6,0
Прототип	87	98,1-99,2	0,3-0,6	0,5-1,3	3-0	65	1690	-	27	-
* - отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов

То, что в предлагаемом способе используют отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов, позволяет при обработке ортофосфорной кислотой получить наряду с фосфатами алюминия тугоплавкий фосфат кальция (температура плавления более 1700°С), который является дополнительным связующим, что увеличивает прочность и огнеупорность изделий.

Использование шихты фракции менее 0,16 мм, как и увеличение фракции более 10 мм снижает прочность изделий.

Снижение количества отходов в шихте менее 60 мас.%, как и увеличение более 95 мас.% также снижает прочность изделий.

Содержание в отходах от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов Al₂О₃, Fe₂O₃ и СаО обусловлено технологическими возможностями их получения.

Способ изготовления огнеупорных изделий осуществляется следующим образом.

Отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов просеивают через сито, получая зерно фракции 0,16÷10 мм. После этого отходы покрывают 5÷65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или емкости с раствором кислоты. После этого покрытые отходы сушат на воздухе. Затем покрытые отходы смешивают со связующим. В качестве связующего используют как органические, так и неорганические вещества, например смолы, глины и т.д.

Затем ведут формирование изделий, после чего изделия обжигают при температуре 1200÷1400°С в течение 3-9 суток в туннельных печах.

Согласно предлагаемому способу в ОАО «ЧАЗ» изготовлены опытные изделия и проведены их испытания. Результаты испытаний приведены в таблице.

Как показали испытания, огнеупорность изделий повысилась на 60°С, прочность увеличилась на 60÷190%.

Предлагаемый способ найдет применение в металлургической промышленности при производстве черных и цветных металлов для изготовления огнеупорных изделий для футеровки нагревательных устройств и ковшей для разливки металлов.

Источники информации

1. Брон В.А. Высокоглиноземистые огнеупоры из шлаков производства металлургического хрома. - «Огнеупоры», №2, 1957, с.14.

2. Патент RU 2231506, «Легковесный огнеупор», М. Кл. С04В 35/10, от 27.06.2004.

Способ изготовления огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, в котором обрабатывают компонент, содержащий оксид алюминия, 5-65%-ным раствором фосфорной кислоты в смесительном агрегате или в емкости с раствором кислоты, сушат на воздухе, смешивают со связующим, формируют изделия и обжигают их, отличающийся тем, что в качестве компонента, содержащего оксид алюминия, шихта содержит отходы от производства лигатуры для выплавки титана и его сплавов фракции 0,16-10 мм в количестве 60-95 мас.%, причем отходы содержат, мас.%: Al₂О₃ 85-87, Fe₂O₃ 0,01-0,05, СаО 10,9-12,0.