ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ УСТАНОВОК ВЫРАБОТКИ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА Российский патент 1995 года по МПК C04B35/48 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для теплоизоляции высокотемпературных установок непрерывного действия и, в первую очередь, установок непрерывного действия выработки кварцевого стекла при температуре службы выше 2000^оС в контакте со стеклом.

Известна шихта для изготовления огнеупорного материала состава, мол. двуокись гафния основа, окись иттрия 6-8, двуокись циркония 35-40 [1]
Однако огнеупоры из данной шихты обладают недостаточной стеклоустойчивостью в связи с тем, что кварц взаимодействует со стабилизирующей добавкой и вследствие чего происходит разрушение огнеупоров.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является масса для изготовления огнеупорных изделий, включающая (в мас.) диоксид циркония 30-60 и диоксид гафния 40-70 [2]
Однако изделия из этой массы имеют низкую технологичность, возможно изготовление только мелкоштучных изделий. При изготовлении большемерных изделий или сложной конфигурации, как например фильеры, изделий с количеством брака по трещинам доходит до 50% Эти изделия характеризуются также высокой пористостью 29-32% что способствует пропитке изделий в службе расплавом или парами кварца, снижает их стеклоустойчивость и приводит к быстрому разрушению к службе.

Техническим результатом изобретения является повышение технологичности изготовления изделий из массы и повышение их стеклоустойчивости.

Он достигается тем, что огнеупорная масса для изготовления изделий, включающая диоксид циркония или бадделеит, диоксид гафния согласно изобретению дополнительно содержит диоксид кремния и лигносульфонат технический (ЛТС) при следующем соотношении компонентов, мас.

Диоксид циркония или бадделеит 44-72,5 Диоксид гафния 25-49 Диоксид кремния 2-5
Лигносульфонат технический (ЛТС) 0,5-2
В лаборатории УкрНИИО были изготовлены образцы по предлагаемому изобретению и прототипу следующим образом:
Из исходного диоксида циркония или бадделеита готовили зернистые порошки менее 1 мкм, для чего исходный материал плавили в электродуговой печи на блок. Блок разбивали на куски менее 300 мм, отжигали при 1400^оС для восстановления стехиометрии и окончательно измельчали до размера зерен 1-0,5 и менее 0,5 мм. Зернистые порошки можно получать также и спеканием при 1750^оС исходного диоксида циркония. В качестве фракции менее 0,5 мм можно использовать бадделеит естественной зернистости.

Также измельчали часть исходного диоксида циркония или бадделеита, диоксид гафния и диоксид кремния до размера частиц, в основном, менее 4 мкм.

Из полученных материалов готовили шихту, путем смешивания компонентов в смесителе с увлажнением массы лигносульфонатом техническим до влажности 2-3%
Изделия формовали при удельном давлении 60-100 МПа и обжигали при температуре 1750^оС.

Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице. Как видно из таблицы образцы, изготовленные по изобретению обладают более низкой пористостью от 5,4 до 17,6% и повышенной (глубина реакционной зоны 0,2-0,3 мм и количество стеклофазы в реакционной зоне 2-4% ) стеклоустойчивостью по сравнению с прототипом до 29-32% и 7 мм и 40% соответственно.

Введение в шихту от 2 до 5% SiO₂ позволяют релаксировать напряжения, возникающие во время обжига изделий в диапазоне температур 1200-1700^оС и следовательно снизить количество брака по трещинам до 2-6% а также изготавливать большемерные изделия сложной конфигурации.

Использование: для установок выработки кварцевого стекла при температуре службы 2000°С в контакте с расплавом стекла. Сущность изобретения: огнеупорная масса содержит, мас. диоксид циркония или бадделеит 44 72,5; диоксид гафния 25 49, диоксид кремния 2 5, лигносульфонат технический 0,5 2. Характеристика: стеклоустойчивость (глубина реакционной зоны) 0,2 0,3 мм, количество стеклофазы в реакционной зоне 2 4% 1 табл.

ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ УСТАНОВОК ВЫРАБОТКИ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА, включающая диоксид циркония или бадделеит, диоксид гафния, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит диоксид кремния и технический лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.

Диоксид циркония или бадделеит 44,0 72,5
Диоксид гафния 25 49
Диоксид кремния 2 5
Технический лигносульфонат 0,5 2,0