Огнеупорная защитная обмазка

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскии

Социалистических

Республик (ii> 937107 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 18.06.80 (2l) 2958766/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

В 22 0 41/02

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.06.82 ° бктллетень М 23

РЗ1ygl(621. 745..3:66 .043 (088. 8) Дата опубликования описания 23.06 .82

С.Г.-Сенников, Г.Е.Ревзин, М.В.Чистякова,"т1 .З.Во и В.И. Верещагин:,, л ЕМ; й0) (72) Авторы изобретения кова (71) Заявитель (54) ОГНЕУПОРНАЯ ЗАЩИТНАЯ ОБИАЗКА

Изобретение относится к составам огнеупорных защитных обмазок для керамических материалов и может быть использовано в металлургии, химической промышленности и энергетике, s частности, для защиты футеровок вращающихся печей цементного и глиноземного производства, а также в качестве мертеля для кладки штучных огнеупоров. то

Известна обмазка, включающая красный шлам переработки бокситового сырья на глинозем по способу Байера, содержащий, i: Fe 0 до 55, А120 13-19, Si0 4-6, СаО до 6, R Î 4-5 и прочие компоненты в виде мйкропримесей, который частично используется в качестве строительного материала и сырья для черной металлургии (11. го

Известен состав конструкционного материала на основе красного шлама и кварцевого песка или смеси доломита с кремнеземом. Отформованные изделия обжигают выше 1000 С (2).

Известен состав керамических материалов, который получают смешивая

100 вес.ч. красного шлама и 50200 вес,ч. песка. Изделия обжигают при 1000-1500 С E33.

Известен также состав керамических материалов, который получают добавляя к красному шламу 1-15 вес.Ф песка или вулканического пепла и

20-35 вес.3 жидкого стекла. Изделия обжигают при 1200 С |4).

Кроме того, известен состав обмазки для литейных ковшей, которую готовят, смешивая при 160-190 С о красный шлам и вспученный битум j5).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав обмазки для футеровки литейных ков" шей, включающий 40 вес.ч. воды и

100 вес.ч. красного шлама. Шлам име93710

8,4-15,6

12,0-18,0

10,0-20,0

Алюминий

Флюсующая добавка

Затворяющая жидкость

Красный шлам переработки бокситов

Остальное

В качестве флюсующей добавки огнеупорная защитная обмазка содержит борный ангидрид, или борную кислоту, или окись магния, или сульфат магния, или хлорид магния, или полифосфаты щелочных металлов, или бесщелочное жидкое стекло, или аморфную двуокись кремния, или смесь окиси магния с хлоридом магния или сульфатом магния при соотношении 2,5;1-1:1. 45

Флюсующая добавка должна обеспечивать прочное сцепление защитной обмазки с материалом и заполнение его пор.

В качестве затворяющей жидкости 50 возможно использование воды, многоатомных спиртов, например глицерина, и этилсиликата в виде водных и водно-спиртовых растворов. В некоторых случаях в затворяющую жидкость вво- 55 дят поверхностно-активные вещества.

Термообработку обмазки производят в процессе эксплуатации футеровки, 3 ет следующий химический состав, с О> 53, Л1 О 16, .TiO< 8, SiOz 6, (лО 3, Ха О 5. Защитная обмазка наносится любым известным способом и проходит термическую обработку в процессе эксплуатации (6).

Недостатками известного состава обмазки являются высокая величина открытой пористости поверхностного слоя, равная 20-254, а также низкая >о адгеэия обмаэки к огнеупорам, характеризующая прочностью сдвига обмаэки порядка 30-40 кг/см

Цель изобретения - повышение адгезии защитной обмазки к поверхности керамических материалов и повы" шение стойкости и прочности керамис ческих материалов за счет снижения пористости.

Поставленная цель достигается тем, что огнеупорная защитная обмазка для керамических материалов, включающая красный шлам переработки бокситов и эатворяющую жидкость, дополнительно содержит алюминий и флюсующую добавку при следующем соотношении ингредиентов, вес.4:

Пример 1. Смесь красного шлама, содержащую 54ь Fez0>, металлический алюминий в виде порошка с размером частиц приблизительно 40 мкм и борный ангидрид, увлажняют водой до влажности 20 и тщательно перемешивают. Приготовленная смесь имеет следующий вещественный состав, вес.3:

Красный шлам

Металлический алюминий

Борный ангидрид

Вода

57,5

10,5

12,0

20,0

Смесь используют в качестве обмазки внутренней поверхности муфельной печи, выполненной из шамота марки

ШК-28 с открытой пористостью 24,24 и используемой для спекания нефелиноаого концентрата с щелочью. Муфель с обмазкой сушат 2-3 ч при 100 С, а затем температуру поднимают с произвольной скоростью до номинальной рабочей температуры 1250 С. Величина

7 4 причем до 100 С подъем температуры осуществляют с скоростью. не более

1 град/мин, в дальнейшем состав обмазки не критичен к скорости подьема температуры.

В интервале температур 750-800 С происходит металлотермическая реакция по ура внению 2А1 + Ге О =

= A1zO + 2Fe, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и локальными перегревами до размягчения защищаемой поверхности. Одновременно с этим происходит плавление флюсующей добавки, проникновение расплава в поры материала и кристаллизация в порах.

Диапазон концентраций компонентов шихты обусловлен тем, что при содержании их в красном шламе в пределах

40-554 количество вводимого в шихту алюминия должно обеспечивать полное протекание реакции. Количество флюсующей добавки выбирают из условий оптимального снижения пористости материала и повышения прочности сцепления защитного слоя с поверхностью без существенного удорожания обмазки и снижения физико-механических характеристик защищаемого огнеупора.

Нанесение обмаэки на защищаемую поверхность производят любым известным способом (окраской, напылением, окунанием и т.п.) ..

107 6 лах 2,5:1-1:1 или при замене +SOD на

MgC1 свойства покрытия практически не изменяются.

ll р и м-е р 4. К смеси, содержащей, вес.3: порошкообразный алюминий марки ПА115,6, красный шлам 62,4, (54,7„ Ге 0 ) и аморфный кремнезем

10, добавляют 12 вес.3 водно-спиртовосо раствора этилсиликата ЭС-40, содер. жащего приблизительно 173 SiO .

Состав смеси, вес.3:

Красный шлам 62,4

Металлический алюминий 15 6

Аморфная двуокись кремния 12,0

Затворяющая жидкость (водно-спиртовый раствор) 10,0

937

Красный шлам с содержанием

Fe 443

Алюминиевый порошок

Гель кремневой кислотй (в пересчете на SiO )

Вода

60,9

17,0

13,0 го открытой пористости футеровки .снижается после термообработки до 14-163, а стойкость муфеля возрастает на

25-303. При использовании борной кислоты смесь будет иметь аналогичные свойства.

Пример 2. В качестве кладочного раствора для штучных шамотных изделий марки ВК-5 используют смесь, включающую, вес.3: 1о

53,6

Красный шлам

Металлический алюминий

Смесь ИдО и

HgSOg в соотношении 1:2

Затворяющая жидкость (80ь ный глицерин) 8,4

18,0

20,0

Пастообразную обмазку наносят шпателем слоем толщиной 3-5 мм на хромито-магнезитовую футеровку марки ХИЦ трубчатой лабораторной печи для обжи30

ra цементного клинкера. Печь нагревают до 300 С с скоростью 50-60 град/ч, а затем с произвольной скоростью до

1200-1250 С.

Величина открытой пористости поверхностного слоя футеровки снижается

И с 19-22 до 11-154, стойкость футеровки возрастает на 20-253. При измене- нии соотношения MgO : MgSOgi в предеТермообработку проводят аналогично примеру 1. Прочность кладочного шва после обжига при 1000 С составляет 88 кг/см .

Пример 3. Готовят смесь порошкообразного металлического алюминия марки ПА-1, красного шлама с средним содержанием Fe>Og 46,3 вес.3, обожженного магнезита и сульфата маг- зо ния, взятых в весовом соотношении

Иф3 : MgSO = 1:2. К сухой смеси добавляют SORY-ный раствор глицерина в воде и тщательно перемешивают. Полученная обмазка имеет следующий состав, вес. :

Пример 5. К смеси красного шлама, содержащей 54 вес.3 Fe 0 и алюминий порошок, добавляют полифосфат натрия (NaPO ) и воду при сле-. дующем соотношении ингредиентов, вес. :

Красный шлам 57,0

Алюминиевый . порошок 11,0 .

Полифосфат натрия

Вода

14,0

18,0

Приготовленную смесь используют в качестве кладочного раствора для штучных шамотных огнеупоров. Прочность шва на сдвиг после обжига при 1000 С составляет 123 кг/см (12,3 МПа), клеевой шов выдержива.

Тщательно перемешанную смесь используют в качестве мертеля для клад" ки обожженных полукислых изделий марки ПБ. После кладки на футеровку,наносят слой защитной обмазки того же состава.

Термообработку футеровки с обмаз" кой осуществляют аналогично приме ру 1 °

Прочность кладочного шва после обжига при 1250 С составляет 74 кг/см.

Открытая пористость футеровки снизилась с 25-284 до 16-183 после термо" обработки обмазки. Стойкость футеровки в атмосфере кислых газов, обра-. щующихся при обжиге алунита, повысилась на 15-204 по сравнению с. стойкостью футеровки без защитной обмазки.

Алюминий

Флюсующая добавка

Затворяющая жидкость

1(расный шлам переработки бокситов

8,4-15,6

12,0-18,0

10,0-20,0

Остальное мость обмазки, возможности многоце- Источники информации, левого использования предлагаемого р нятые во внимание при экспертизе состава, простоте приготовления и 1. Лайнер А.И, и др. Производство нанесения, а также некритичности глинозема. M., "Металлургия", 1978, к скорости подьема температуры.

45 с. 108.

2. Патент Франции NÃ 1304635, опублик. 1961.

Формула изобретения 3, Патент Японии М 47-32806, кл. 13 А 31, опублик. 1974.

1. Огнеупорная защитная обмазка 5О 4. Патент Японии и 49-52766, для керамических материалов, вклю- кл. 20 А, опублик. 1976. чающая красный шлам переработки бок- Патент Австрии N 221088, ситов и затворяющую жидкость, о т - кл. 04.2, опублик, 1968. л и ч а ю щ а я с я тем, что, с це- 6. Патент ФРГ 0 1922444, лью повышения адгезии защитной об- 55 кл. 31 В 3/00, опублик. 1969.

ВНИИПИ Заказ 4321/14 Тираж 852 Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 ет не менее восьми термоциклов

1300 С вЂ” воздух.

Пример 6, 61 вес.4 красного .в1 ма (54,5i Ге 0 ) смешивают с

15 вес.l алюминиевого порошка ПА-1 и с 12 вес. 1 смеси окиси магния с хлоридом магния при соотношении

М ф : OJgClg, равном 2,5:1,0. Далее увлажняют 12 вес.1 воды, содержащей 1,0 г/л поверхностно-активного вещества ОП-7.

Приготовленный состав используют для кладки магнезитовых огнеупоров, Опытный образец обладает следующими показателями: прочность при. сдвиге 75 кг/см (7,5 МПа), термостойкость шесть термоциклов 1300 С воздух.

Таким образом применение предлагаемой огнеупорной защитной обмазки обеспечивает снижение открытой пористости огнеупорных материалов в 1,5-2 раза.. Использование состава в качестве мертеля обеспечивает прочность кладочного шва на уровне

70-90 кг/см, что.существенно превышает величины, прочности на сдвиг при использовании глинисто-шамотного мертеля на алюмохромофосфатной связке (50 кг/см ) и шамотно-цементного кладочного раствора (22 кг/см ).

Технико-экономическая эффективность предлагаемого состава заключается в увеличении стойкости футеровочных материалов на 15-303, что позволяет увеличить коэффициент использования печи за счет сокращения числа ремонтов, применении B качестве основного компонента обмазки отхода переработки бокситового сырья, что определяет низкую стои7107 8 мазки к поверхности керамических материалов и повышения стойкости и прочности керамических материалов за счет снижения их пористости, она дополнительно содержит алюминий и

Флюсующую добавку при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:

2. Обмазка по п.l, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве флюсующей добавки она содержит борный ангидрид или борную кислоту.

-. 3. Обмазка по и ° 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве флюсующей добавки она содержит окись магния, или сульфат магния, или хлорид магния °

4, Обмазка по п.l, о т л и ч а юlg, а я с я тем, что в качестве флюсующей добавки она содержит смесь окиси

1 ма.гния с сульфатом магния или с хлоридом магния при соотношении соответственно 2,5:1-1:1, 5. Обмазка по п.l, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве флюсующей добавки она содержит полифосфат натрия.

6. Обмазка по п.l, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве флюсующей добавки она содержит аморфную двуокись кремния или.бесщелочное жидкое стекло.