Керамическая масса для получения кислотоупоров
Владельцы патента RU 2430063:
Автономное муниципальное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарская академия государственного и муниципального управления" (АМОУ ВПО САГМУ) (RU)
Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения кислотоупоров. Техническим результатом изобретения является повышение кислотостойкости и термостойкости изделий. Керамическая масса для получения кислотоупоров включает необогащенный каолин и шлаки от выплавки ферротитана с содержанием мас.%: SiO2 - 2,4; Аl2O3 - 72,06; Fe2O3 - 0,34; СаО - 11,4; MgO - 3,5; TiO2 - 10,3, при следующем соотношении компонентов, мас.%: необогащенный каолин - 50-80; шлаки от выплавки ферротитана - 20-50. 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 циркон-ильменитовых руд - 50-70, «хвосты» обогащения полиметаллических руд - 10-20, шамот - 20-30 (Патент №11976. Республика Казахстан, МПК C04B 33/00. Керамическая масса для изготовления кислотоупоров / Е.С.Абдрахимова, опубл. 16.09.02, БИ №9).
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 (Патент РФ №2308435, МПК C04B 33/138. Керамическая шихта для изготовления кислотоупорных плиток / Е.С.Абдрахимова, В.З.Абдрахимов, опубл. 20.10.2007, БИ №29).
Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкая кислотостойкость кислотоупоров.
Данный состав принят в качестве прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости и кислотостойкости кислотоупоров.
Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую необогащенный каолин, дополнительно вводят шлаки от выплавки ферротитана при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Необогащенный каолин | 50-80 |
Шлаки от выплавки ферротитана с содержанием мас.%: | |
SiO2 - 2,4; Al2O3 - 72,06; Fe2O3 - 0,34; | |
CaO - 11,4; MgO - 3,5; TiO2 - 10,3 | 20-50 |
В качестве глинистого компонента для производства кислотоупоров использовалась каолиновая глина, 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. Усредненный химический состав необогащенного каолина представлен следующими оксидами, мас.%: SiO2 - 69,8; Al2O3 - 16,38; Fe2O3 - 3,10; CaO - 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°C), по спекаемости - среднеспекающееся с интервалом спекаемости 100-120°C.
Шлаки от выплавки ферротитана имеют плотную структуру, прочность при сжатии более 100 МПа, огнеупорность выше 1770°C, температуру под нагрузкой 0,2 МПа выше 1700°C. Усредненный химический состав шлаков представлен следующими оксидами, мас.%: SiO2 - 2,4; Al2O3 - 72,06; Fe2O3 - 0,34; CaO - 11,4; MgO - 3,5; TiO2 -10,3.
Введение в составы керамических масс шлака от выплавки ферротитана за счет повышенного содержания в нем Al2O3 позволит значительно повысить термостойкость и кислотостойкость 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 1 не более 5% и затем обжигались при температуре 1250°C. В табл.1 приведены составы керамических масс, а в табл.2 физико-механические показатели кислотоупоров.
Таблица 1. Составы керамических масс | ||||
Компоненты | Содержание компонентов, мас.% | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |
Необогащенный каолин | 80 | 70 | 60 | 50 |
Шлаки от выплавки ферротитана | 20 | 30 | 40 | 50 |
Таблица 2. Физико-механические показатели кислотоупоров | |||||
Показатели | Составы | Прототип | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
Морозостойкость, циклы | 105 | 126 | 145 | 140 | 35-49 |
Механическая прочность при изгибе, МПа | 73,8 | 85,8 | 93,8 | 90,2 | - |
Термостойкость, теплосмены | 17 | 21 | 27 | 26 | 9-14 |
Кислотостойкость, % | 99,2 | 99,25 | 99,35 | 99,31 | 97,9-98,9 |
Как видно из табл.2, кислотоупоры из предложенных составов имеют более высокую кислотостойкость и термическую стойкость, чем у прототипа.
Полученное техническое решение при использовании шлаков от выплавки ферротитана позволяет повысить кислотостойкость и термостойкость кислотоупоров
Использование техногенного сырья при получении кислотоупоров способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению керамических материалов.
Керамическая масса для получения кислотоупоров, включающая необогащенный каолин, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит шлаки от выплавки ферротитана с содержанием, мас.%: SiO2 2,4; Аl2O3 72,06; Fe2O3 0,34; СаО 11,4; MgO 3,5; TiO2 10,3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
необогащенный каолин | 50-80 |
шлаки от выплавки ферротитана | 20-50 |