ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

356-0 1

Результат выполнения технологической разработки.

В настоящее время разработаны новые огнеупорные изде­лия с повышенной износо- и термостойкостью, а именно шамотнокарбидкремниевые, срок службы которых значительно превосходит время службы известных кладочных растворов для футеровки, например, вращающихся печей. Задача изобретения - раз­работка состава огнеупорного раствора, срок службы которого ра­вен сроку службы новых огнеупорных изделий.

Сущность предлагаемого технического решения заключает­ся в следующем. Лом карбидкремниевых изделий представляет собой отходы в виде фракций менее 0,5 мм. Химический состав, al ₂o ₃ 5-10; sio ₂ 20-30;sic45-60; fe ₂o ₃ 1-2;cao0,4-2,2;mgo0,2-1,0;na ₂o0,2-0,4; К ₂o 0,3-0,6. Пылевидные отходы глиноземного производства содержатal ₂o ₃80-90, cao 0,4-2,2,na ₂o+k ₂oос­тальное. Необожженный магнезитовый порошок имеет химиче­ский состав: mgo 85-95.

При разработке кладочного раствора основное внимание было уделено подбору составов, близких по своему вещественно­му составу к шамотнокарбидкремниевым огнеупорам. Поэтому в качестве наполнителей использовали карбидкремнийсодержащие отходы (лом карбидкремниевых изделий), а в качестве тонкодисперсной составляющей алюмосодержащие отходы и огнеупорную глину. Огнеупорная глина придает кладочному раствору нужную пластичность, а совместное использование лома карбидкремниевых изделий и тонкодисперсных отходов глиноземного производ­ства УАЗа позволяет существенно повысить термостойкость и прочность кладочного раствора при температурах 1150-1450°С за счет их взаимодействия.

Тонкодисперсный корунд (фракция менее бЗ мкм, содержащейся в корундовых отходах глиноземного производства в ко­личестве 80-90) взаимодействует сsio ₂,содержащейся в ломе карбидкремниевых изделий, за счет окисления зеренsicобразует игольчатые кристаллы муллита.

Использование сырого магнезитового порошка обеспечива­ет быстроту схватывания кладочного раствора при низких темпе­ратурах,mgoвыполняет роль инициатора гелеобразования.mgo,гидратируя и забирая воду, вызывает перестройку структуры тонкодисперснойsio ₂,содержащейся в ломе карбидкремниевых изделий в количестве 20-30, обуславливает полимеризацию (образуется трехмерная структура силоксановых цепей), в результате че­го прочность необожженного огнеупорного раствора значительно превосходит прочность других обычных растворов.

Однако полимеризация раствора начинается лишь тогда, когда количество воды в смеси становится оптимальным для по­лимеризации (10-15 по сух. весу ). Если количество воды намного (10-20 раз) превосходит этот показатель, полимеризации, а значит и схватывания (упрочнения) раствора, не наступает. Причем рас­твор может находиться в таком состоянии 24-46 ч пока происхо­дит испарение влаги и количество воды не достигнет оп­тимального показателя. При количестве воды в растворе менее оптимального показателя полимеризация происходит почти мгно­венно.

Выбор пределов содержания компонентов обусловлен сле­дующим. При содержании количества (сырого) необожженного магнезитового порошка mgo менее 1мас. кладочный раствор мед­ленно твердеет при низких температурах, так как его недостаточ­но для полимеризации. Увеличение количества mgo более 3 приводит к снижению прочности сцепления раствора с кладкой при температурах эксплуатации (1000 - 1200°С) вследствие образования избыточного количества жидкой фазы.

При содержании глины менее 12 раствор имеет недостаточ­ную пластичность, поэтому не обеспечивается прочность сцепле­ния раствора с кладкой. При введении глины в раствор более 22 происходит сильная усадка раствора, снижающая прочность сцеп­ления с кладкой.

При содержании водного раствора полифосфата натрия ме­нее 10 раствор не схватывается, так как полифосфат натрия вы­полняет функцию связующего в растворе. Содержание полифос­фата натрия более 14 приводит к образованию избыточного коли­чества жидкой фазы при высоких температурах, что может вы­звать искривление и разрушение кладки.

При содержании пылевидных отходов глиноземного произ­водства менее 5 снижается огнеупорность раствора. При содержа­нии отходов более 9% происходит недостаточное спекание рас­твора при низких температурах (500-800°С), что обусловливает малую прочность сцепления раствора с кладкой.

Предлагаемый огнеупорный раствор готовят следующим образом. Огнеупорную глину, пылевидные отходы глиноземного производства УАЗа, сырой магнезитовый порошок фракции менее 0,5 мм, лом (бой) карбидкремниевых плит фарфорового производ­ства или огневого припаса фракции менее 0,5 мм перемешивают в течение 3-5 мин, затем в смесь добавляют раствор полифосфата натрия плотностью 1,1-1,4г/см ³ и вновь перемешивают раствор в течение 3-5 мин, после чего раствор готов к употреблению.

Для удобства транспортирования раствора пневмотранс­портом, я также регулирования сроков схватывания раствора его разбавляют водой в 7-10 раз. После подсушки (8-24ч в зависимости от влажности) раствор имеет свойства, аналогичные первоначальному.

Прочность сцепления раствора предлагаемого состава с кладкой в интервале температур 20-1250°С выше в 4 раза, чем у известного, коэффициент термического расширения ниже, чем у прототипа. Кроме того, у предлагаемого раствора возможно регулирование сроков схватывания путем добавления соответствующeгoколичества воды.

Преимуществами кладочного раствора являются: удобство ведения кладочных работ за счет возможности регулирования роков схватывания; утилизация отходов глиноземного производства и фарфоровой промышленности; замена дорогостоящего карбида кремния на лом этих изделий или бой плит фарфорового производства; увеличение срока службы футеровки в целом за счет выравнивания сроков службы изделий и кладочного раствора.