ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАВЛЕНЫХ ОГНЕУПОРОВ Российский патент 1997 года по МПК C04B35/484 

Изобретение относится к производству плавленых огнеупоров и может быть использовано для получения огнеупорных порошков, широко применяемых в литейном производстве в качестве формовочных материалов при отливке изделий особо ответственного назначения для авиакосмической техники и для пламенного напыления порошков на металлическую или керамическую арматуру, работающую в экстремальных химико-термических условиях.

Известна шихта для получения огнеупорного материала (авт.св. СССР N 1333670. М.кл. 4 С 04 B 35/60, 1987 г.), состоящая из бадделеитового концентрата, известняка и магнетитового концентрата.

Плавленый огнеупорный материал из этой шихты имеет высокие физико-технические характеристики, но используемый в составе шихты бадделеитовый концентрат загрязнен радиоактивными нуклидами и полученный из нее плавленый огнеупорный материал имеет радиоактивность, достигающую 1•10^-6 ки/кг.

Известна также шихта (Кононов М.Е. Камнель Ф.Е.Богданович В.В. и др. Плавленые огнеупорные материалы на основе бадделеитового концентрата Ковдорского ГОКа/. В сб. физико-химические основы переработки и применения минерального сырья. Апатиты, 1990, с. 42-45), состоящая из бадделеитового концентрата и карбонатита, содержащая стабилизирующую добавку в виде оксида кальция в количестве не менее 3 5 мас. При плавлении шихты в электродуговой печи получают огнеупорный материал с пределом прочности при сжатии 550 Н/мм², открытой пористостью 1,5% и огнеупорностью более 2000^oC.

Оксид кальция позволяет получить огнеупорный материал кубической модификации, состоящий из твердого раствора оксида кальция и диоксида циркония, и снизить радиоактивность полученного плавленого материала по сравнению с радиоактивностью исходных материалов на 19 22% за счет выхода из расплава изотопов радона и его летучих продуктов распада, что однако является недостаточным.

Изобретение направлено на решение задачи снижения радиоактивности плавленных огнеупоров по отношению к радиоактивности исходных материалов, а также на повышение плотности и механической прочности огнеупоров.

Поставленная задача решается тем, что в составе шихты для получения плавленых огнеупоров, включающем бадделеитовый концентрат и стабилизирующую добавку, согласно изобретению в качестве стабилизирующей добавки использован продукт переработки апатита при следующем соотношении компонентов шихты, мас.

бадделеитовый концентрат 85 90
продукт переработки апатита 10 15
Поставленная задача решается также тем, что продукт переработки апатита имеет состав, мас.

оксиды РЗЭ 10,0 11,0
оксид стронция 6,0 6,5
оксид кадьция 40,0 45,0
фтор 33,0 40,0
примеси 3,2 4,7
При плавлении шихты, состоящей из бадделеитового концентрата и продукта переработки апатита, в электродуговой печи получают плотный и прочный плавленый огнеупорный материал, радиоактивность которого снижается в 2 и более раз и не превышает пределов допустимых доз радиоактивности.

Пример 1. В бадделеитовый концентрат с повышенным содержанием радионуклидов Th_экв. 0,168% вводили стабилизирующую добавку продукт переработки апатита в количестве 10% от массы шихты.

Химический состав компонентов шихты приведен в табл. 1. Плавку шихты проводили в электродуговой печи в восстановительной среде. Время плавки 4 ч при температуре расплава около 2500^oC. Охлаждение блока осуществляли на воздухе в свободном режиме. После охлаждения блок дробили в щековой и валковой дробилках, измельчали в шаровой или вибромельнице, очищали от металла магнитной сепарацией и рассеивали по фракциям на вибросите. Радиоактивность полученного огнеупорного материала составляла Th_экв. 0,072% Прочие его характеристики приведены в табл. 2.

Пример 2. В бадделеитовый концентрат с исходной радиоактивностью Th_экв. 0,073% вводили продукт переработки апатита в количестве 15% от массы шихты. Шихту плавили и материал обрабатывали так же, как в примере 1. Радиоактивность полученного материала составила Th_экв. 0,031%
Пример 3. В бадделеитовый концентрат с исходной радиоактивностью Th_экв. 0,164% вводили 5% (по массе) продукта переработки апатита, плавили и обрабатывали полученный материал аналогично примеру 1. Радиоактивность плавленого материала составила Th_экв. 0,094%
Аналогичным способом получали огнеупорный материал из шихты, используемой в прототипе: в примере 4 при содержании карбонатита 10% в примере 5 при содержании карбонатита 15%
Анализ данных табл. 2 свидетельствует о том, что предлагаемый состав шихты позволяет получать плавленый огнеупорный материал на основе бадделеитового концентрата, загрязненность радиоактивными нуклидами которого в 2 и более раза меньше, чем исходных материалов, при существенном повышении механической прочности и плотности огнеупорного материала. Этот материал может быть использован для изготовления высокоэффективных и конкурентоспособных огнеупоров, превышающих по своим физико-техническим свойствам характеристики плавленого материала по прототипу.

Использование: для производства огнеупорных порошков, применяемых в качестве формовочного материала в литейном производстве и при пламенном напылении на металлическую или керамическую арматуру, работающую в экстремальных химико-термических условиях. Шахта содержит, мас.%: бадделеитовый концентрат 85-90 и стабилизирующую добавку 10 - 15, в качестве которой берут продукт переработки апатита, имеющий состав, мас. %: оксиды РЗЭ - 10 - 11, оксид стронция - 6,0 - 6,5, оксид кальция - 40,0 - 45,0, фтор - 33,0 - 40,0 и примеси - 3,2 - 4,7. Характеристика: кажущаяся плотность 5,6 - 5,8 г/см², предел прочности при сжатии 600-650 Н/мм². 2 табл.

Шихта для получения плавленых огнеупоров, включающая бадделеитовый концентрат и стабилизирующую добавку, отличающаяся тем, что в качестве стабилизирующей добавки она содержит продукт переработки апатита при следующем соотношении компонентов шихты, мас.

Бадделеитовый концентрат 85 90
Продукт переработки апатита 10 15
при этом продукт переработки апатита имеет состав, мас.

Оксиды редкоземельных элементов 10 11
Оксид стронция 6,0 6,5
Оксид кальция 40 45
Фтор 33 40
Примеси 3,2 4,7-