ОГНЕУПОРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК C04B33/22 C04B35/10 

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано для изготовления мертелей, защитных покрытий, обмазок, изоляции, а также огнеупорных изделий (кирпичей, блоков и др.).

Известна огнеупорная масса, преимущественно для изоляции наружной поверхности стен и других элементов мартеновских печей, содержащая, мас. жидкое стекло 10 12, глина огнеупорная 5 8, зола-унос 5 10, триполифосфат натрия 0,5 1,0, шамот фракции не более 3 мм 69 79,5 (1).

Недостатком известной массы является низкая прочность и высокая энергоемкость, а также стоимость из-за большого содержания алюмосиликатного шамота.

Известна огнеупорная бетонная смесь, содержащая следующие компоненты, мас. ч. шамот 56 83, глина огнеупорная 4 8, фосфатное связующее 5 18, каолин 8 18. Полученный бетон имеет высокую прочность (на сжатие 25 55 МПа) и газопроницаемость, а также стоимость (2).

Известна огнеупорная композиция для нанесения покрытия на футеровку паровых котлов, имеющая состав, мас. шамота 70 80 с 30 70% Al₂O₃ и TiO₂, портландцемента 20 25 или плавленого глиноземного цемента и золы-уноса 2 8. Химический состав золы-уноса, мас. 50 SiO₂, 37 Al₂O₃ TiO₂, 3 Fe₂O₃, 0,6 SO₄, 0,5 CaO, 0,1 MgO. Покрытие обладает высокими термостойкостью и износостойкостью, а также обеспечивает длительную службу футеровки при температурах до 1100^oC (3).

Недостатком композиции является высокая стоимость и ограниченная возможность использования в тепловых агрегатах, температуру службы которых превышает 1100^oC.

Наиболее близким аналогом к изобретению является огнеупорная композиция
бетонная смесь для футеровки газозаборной шахты пылесистемы парового котла, включающая, мас. огнеупорная глина 5 10, щелочь 2 6, вода 10,5 11,5, зола-унос от сжигания угля фракции менее 60 мкм, 30 70, шамотный порошок - остальное до 100% (4).

Полученный из указанной смеси бетон характеризуется достаточно высокой прочностью (30 50 МПа) и низкой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности 0,6 0,9 Вт/м•к), но наряду с этим имеет повышенную газопроницаемость, что является недостатком.

Изобретение направлено на создание более дешевой огнеупорной композиции, преимущественно для кладки алюмосиликатных огнеупорных изделий, обладающей высокими газонепроницаемостью и адгезией, а также хорошими физико-механическими показателями.

Технический результат достигается за счет того, что огнеупорная композиция, преимущественно для кладки тепловых агрегатов, содержит следующие компоненты, мас. зола-унос тугоплавкая, ультракислая со сферической формой зерен с содержанием Fe₂O₃ не более 5% 10 80, огнеупорная глина 11 60, шамот остальное до 100% Огнеупорная композиция может дополнительно содержать 0,1 1,0% от массы композиции (сверх 100%) пластификатор, в качестве которого может быть использован пластификатор C-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом. Кроме того, для повышения огнеупорности композиции может дополнительно содержать боксит или технический глинозем, или гидроокись алюминия в количестве 5 30% от массы огнеупорной композиции (сверх 100%). Также огнеупорная композиция может содержать дополнительно фосфатную связку в количестве 5 30% от массы огнеупорной композиции (сверх 100% ). В качестве фосфатной связки можно использовать H₃PO₄ или Al(H₂PO₄)₃. Или огнеупорная композиция может дополнительно содержать жидкое стекло в количестве 10 30 (от массы композиции).

Отличается огнеупорная композиция по изобретению от ближайшего аналога тем, что она содержит золу-унос тугоплавкую, ультракислую со сферической формой зерен с содержанием Fe₂O₃ не более 5% а также соотношением компонентов.

Для приготовления огнеупорная композиции используют: золу-унос тугоплавкую, ультракислую со сферической формой зерен химического состава, мас. 57,9 SiO₂, 3 Fe₂O₃, 2 CaO, 36 Al₂O₃, 0,5 MgO, 0,2 K₂O, 0,2 Na₂O, 0,2 SO₃, удельная поверхность золы-уноса 2000 см²/г, температура плавления 1680^oC;
глину огнеупорную Латненского месторождения;
шамот алюмосиликатный, марки ШГР4, фракции не более 2 мм.

Для приготовления кладочного раствора, обмазки, раствора для защитных покрытий композицию смешивают с водой в количестве 20 50% от массы композиции (сверх 100%).

Готовят огнеупорную композицию путем перемешивания компонентов в смесителях любого типа до получения однородной массы.

При приготовлении огнеупорной композиции для изготовления огнеупорных изделий (кирпичей, блоков и др.) композицию смешивают с водой в количестве 3
15% (сверх 100%) в зависимости от выбранного метода формования, требуемой влажности. Формование можно осуществлять любым известным способом. Отформованные изделия сушат и обжигают при 1200 1380^oC.

В табл. 1 приведены составы огнеупорной композиции, а в табл. 2 их физико-механические свойства.

При использовании данной композиции в качестве кладочного раствора для сооружения тепловых агрегатов толщина шва составляет от 2,5 до 4,5 мм.

Как видно из табл. 1 и 2, композиция по изобретению позволяет улучшить эксплуатационные свойства тепловых агрегатов.

Дополнительное введение в состав огнеупорной композиции пластификатора, помимо улучшения пластичности, положительно влияет на снижение газопроницаемости и увеличение прочности сцепления с кирпичом, хорошо заполняет неровности, дает тонкий шов.

Введение глиноземсодержащей добавки: боксит, технический глинозем или гидроокись алюминия повышает огнеупорность композиции до 1650 1750^oC, а дополнительное наличие фосфатной связки обеспечивает увеличение прочности как после обжига, так и после сушки, что очень важно при использовании композиции по изобретению для обмазок изделий сложной конфигурации и для торкретирования.

Дополнительное введение в композицию жидкого стекла, также как и фосфатная связка позволяет получить безобжиговые огнеупорные изделия, обмазки и мертели.

Сущность изобретения: огнеупорная композиция для изготовления мертелей, защитных покрытий, обмазок, а также огнеупорных изделий содержит, мас.%: золу-унос тугоплавкую, ультракислую со сферической формой зерен, с содержанием Fe₂O₃ не более 5% 10 - 80, огнеупорная глина 11 - 60, шамот - остальное до 100. Огнеупорная композиция может дополнительно содержать пластификатор в количестве 0,1 - 1% от массы композиции, боксит или технический глинозем, или гидроокись алюминия, а также фосфатную связку или жидкое стекло в количестве 5 - 30% от массы композиции. Физико-механические показатели: механическая прочность на сжатие 18 - 95 МПа, огнеупорность 1610 - 1750^oC, газопроницаемость 0,5 - 1,5 лм/м²•мм вод. ст., ч. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Огнеупорная композиция преимущественно для кладки тепловых агрегатов, включающая шамот, огнеупорную глину, золу ТЭС, отличающаяся тем, что она содержит золу ТЭС, тугоплавкую, ультракислую со сферической формой зерен, с содержанием Fe₂О₃ не более 5% при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанная зола 10 80
Огнеупорная глина 11 60
Шамот Остальное
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пластификатор в количестве 0,1 1,0% от массы огнеупорной композиции (сверх 100% ).