Керамическая масса для получения кислотоупоров

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения кислотоупоров. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости и термостойкости кислотоупоров, которые достигаются добавлением алюмосодержащих шлаков от производства металлического хрома в составы керамических масс на основе необогащенного каолина при следующем соотношении компонентов, мас.%: необогащенный каолин 50-80, алюмосодержащие шлаки от производства металлического хрома с содержанием мас.%: 20-50, состав шлака мас.%: SiO₂ - 5,5; Аl₂O₃ - 76,4; Fе₂O₃ - 1,35; CaO - 7,8; Cr₂О₃ - 7,3; R₂O - 1,3. 2 табл.

 

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического кислотоупорного материала.

Известна керамическая масса для получения кислотоупоров следующего состава, мас.%: глинистая часть «хвостов» гравитации цирконильменитовых руд - 50-70, «хвосты» обогащения полиметаллических руд - 10-20, шамот - 20-30 (Пат. 11976. Республика Казахстан, МПК С04В 33/00. Керамическая масса для изготовления кислотоупоров / Е.С. Абдрахимова. - Опубл. 16.09.02. Бюл. №9) [1].

Недостатком указанного состава является относительно низкая термостойкость (7-9 теплосмен).

Наиболее близкой к изобретению является керамическая масса для получения кислотоупоров, включающая следующие компоненты, мас.%:

необогащенный каолин - 45-60, солевые алюминиевые шлаки - 30-38, «хвосты» обогащения полиметаллических руд - 10-17 (Пат.2308435. Российская Федерация, МПК С04В 33/138. Керамическая шихта для изготовления кислотоупорных плиток / Е.С. Абдрахимова, В.З. Абдрахимов. - Опубл. 20.10.2007. Бюл. №29) [2]. Принят за прототип.

Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкая морозостойкость кислотоупоров.

Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости и морозостойкости кислотоупоров.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую необогащенный каолин дополнительно вводят алюмосодержащие шлаки от производства металлического хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

необогащенный каолин 50-80

алюмосодержащие шлаки от производства металлического хрома с содержанием мас.%: SiO₂ - 5,5; Аl₂O₃ - 76,4; Fе₂O₃ - 1,35; СаО - 7,8; Сr₂O₃ - 7,3; R₂O - 1,3 20-50

В качестве глинистого компонента для производства кислотоупоров использовалась каолиновая глина Чапаевского месторождения, минералогический состав которой представлен следующими минералами, мас.% каолинит - 45-50, полевой шпат - 20-30, кварц - 10-20, кальцит - 2-4, оксиды железа - 1-3, органические примеси (гумусовые вещества) - 1,8-2. Месторождение каолина Чапаевского месторождения находится на окраине города Чапаевска Самарской области. Усредненный химический состав необогащенного каолина представлен следующими оксидами, мас.%: SiO₂ - 69,8; Аl₂O₃ - 16,38; Fe₂O₃ - 3,10; СаО - 3,02; MgO - 1,42; R₂O - 0,20; п.п.п. - 5,08. По суммарному содержанию Al₂O₃ + TiO₂ он относится - к полукислым глинам с высоким содержанием красящих оксидов (Fe₂O₃ более 3%), по содержанию частиц размером менее 0,005 мм (35-38%) исследуемое сырье относится - к грубодисперсному, по пластичности - умеренно-пластичное (число пластичности 10-15), по чувствительности к сушке - малочувствительное, по огнеупорности - тугоплавкое (огнеупорность 1520-1550°С), по спекаемости - среднеспекающееся с интервалом спекаемости 100-120°С.

Алюмосодержащие шлаки от производства металлического хрома представлены следующими оксидами, мас.%: SiO₂ - 5,5; Al₂O₃ - 76,4; Fе₂O₃ - 1,35; СаО - 7,8; Cr₂O₃ - 7,3; R₂O - 1,3. Шлаки имеют плотную структуру, сложенную четко сформированными пластинчатыми кристаллами, имеющими темно-серую окраску с зеленоватым или фиолетовым оттенком. Минералогический состав шлаков представлен в основном корундом, β - глиноземом и хромовой шпинелью. Такой состав шлаков предопределяет их высокую прочность, огнеупорность (1900°С) и термическую стойкость. Температура разрушения шлака под нагрузкой 0,2 МПа выше 1700°С.

Введение в составы керамических масс алюмосодержащих шлаков от производства металлического хрома, за счет повышенного содержания в нем Al₂O₃, позволяет значительно повысить термостойкость и морозостойкость кислотоупоров.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 20-24%, из которой формовали квадратные плитки типа ПК-1, которые высушивались до остаточной влажности не более 5% и затем обжигались при температуре 1250-1300°С. В таблице 1 приведены составы керамических масс, а в таблице 2 физико-механические показатели кислотоупоров.

Таблица 1
Составы керамических масс
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%
1	2	3	4
Необогащенный каолин	80	70	60	50
Алюмосодержащие шлаки от производства металлического хрома	20	30	40	50

Таблица 2
Физико-механические показатели кислотоупоров
Показатели	Составы	Прототип
1	2	3	4
Морозостойкость, циклы	124	130	155	189	35-49
Механическая прочность при изгибе, МПа	70	75,5	81,4	90,2	-
Термостойкость, теплосмены	23	25	28	29	9-14
Кислотостойкость, %	98,4	99,1	99,18	99,3	97,9-98,9

Как видно из таблицы 2, кислотоупоры из предложенных составов имеют более высокую морозостойкость и термическую стойкость, чем у прототипа.

Полученное техническое решение при использовании алюмосодержащих шлаков от производства металлического хрома позволяет повысить морозостойкость и термостойкость кислотоупоров

Использование техногенного сырья при получении кислотоупоров способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению сырьевой базы для керамических материалов.

Керамическая масса для получения кислотоупоров, включающая необогащенный каолин, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюмосодержащие шлаки от производства металлического хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:
необогащенный каолин 50-80
алюмосодержащие шлаки от производства металлического хрома с содержанием мас.%: SiO₂ 5,5; Al₂O₃ 76,4; Fe₂O₃ 1,35; СаО 7,8; Cr₂O₃ 7,3; R₂O 1,3 20-50.