ГИДРОФОБИЗИРУЮЩЕЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРОВ Российский патент 1998 года по МПК C04B35/12 

Изобретение относится к производству известьсодержащих огнеупоров (содержащих свободный оксид кальция) и может быть использовано при изготовлении огнеупорных масс, изделий и футеровок.

Известно гидрофобизирующее связующее для изготовления известьсодержащих огнеупоров на основе каменноугольного пека или смолопека /1/.

Экологические проблемы, проблемы техники безопасности, связанные с применением этого связующего на всех переделах его использования, в результате которого происходит выделение таких вредных веществ, как толуол, бензол, бензопирен и т.д. делают упомянутое связующее опасным для жизни людей.

Известно также гидрофобизирующее связующее для изготовления огнеупоров, в том числе известьсодержащих, на основе фенольной смолы /2/.

Однако известные экологические проблемы, возникающие при использовании этой связки, выделение вредных веществ, таких как бензол, бензопирен и т.д. хоть и в меньших количествах, чем при использовании каменноугольного пека, в процессе смешения, термообработки огнеупоров препятствуют широкому причинению этого связующего; кроме того, использование этого связующего не позволяет надежно предотвратить гидратацию известьсодержащих материалов с большим содержанием свободного оксида кальция.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является гидрофобизирующее связующее для изготовления огнеупоров, содержащих свободный оксид кальция /3/, в состав которого входят, мас. парафины твердый 15-95 и жидкий 2-45, а также петролатум 2-45.

Упомянутые компоненты связующего не содержат ароматические и гетероциклические соединения, а следовательно, не формируются канцерогенные выделения в процессе применения связующего на основе парафинов и петролатума. В то же время использование этого связующего вследствие протекания на поверхности свободного оксида кальция процесса взаимодействия с водой, адсорбированной на его поверхности; в результате давление кристаллизации портландита (гидрата окиси кальция) нарушает сплошность сырца, что усиливает трещинообразование.

Цель изобретения создание нетоксичной связки, позволяющей получить огнеупорный известьсодержащий материал высокого качества, не гидратирующийся в процессе его изготовления, например, за счет формирования комплекса водонерастворимых солей кальция сложного состава на поверхности частиц оксида кальция.

Это достигается тем, что к пластификатору, взятому из группы парафин, петролатум, церезин, либо из их смеси добавляют кислотосодержащий компонент, содержащий смоляные кислоты, либо смесь жирных и смоляных кислот при следующем соотношении компонентов, мас.

Пластификатор 45-95
Кислотсодержащий компонент 5-55
В процессе перемешивания огнеупорного компонента, содержащего свободный оксид кальция с заявляемой связкой, на поверхности зерен оксида кальция формируется устойчивый слой, включающий комплекс солей жирных, смоляных кислот, либо их смесь в сочетании с герметизирующим поверхность зерна парафинсодержащим слоем. Это исключает доступ влаги атмосферы к зерну огнеупорного наполнителя. В результате соль кальция и слой пластификатора надежно защищают оксид кальция от гидратации в процессе смешения шихты, при формовании, а также при хранении сформованных изделий до обжига и в процессе обжига.

Из литературы известно применение олеиновой кислоты в сочетании с парафином (например, авт. св. N 881072, кл. C 04 B 35/00, 1980) в качестве поверхностно-активной добавки (в количестве, не превышающем 1,5%) для приготовления керамических шликеров, однако применение кислотного компонента в качестве составляющей гидрофобизирующей связки для изготовления известьсодержащих огнеупоров неизвестно.

Особенность предлагаемого технического решения состоит в том, что используемый кислотный компонент представляет собой комплекс различных смоляных, жирных кислот, либо их смесь, например, талловое масло содержит 30- 60% смоляных кислот, таких как абиетиновая, левопимаровая и др. и 30- 60% жирных кислот, такие как линолевая, стеариновая, кумароновая и терпеновая. Вероятно, эти кислоты позволяют сформировать устойчивое покрытие из солей нерастворимых в воде и с различной температурой разложения, предотвращающих доступ влаги к зерну CaO на всех операциях по изготовлению огнеупора: смешение формирование термообработка.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения были проведены испытания связки.

В качестве огнеупорного наполнителя использовали известковый клинкер (порошок оксида кальция), полученный обжигом при 1750^oC брикета, изготовленного из предварительно обожженного при 1000^oC мела. Содержание оксида кальция в наполнителе 95,5% Этот материал из всех известных известьсодержащих наиболее подвержен гидратации.

В качестве пластификатора использовали парафин нефтяной ГОСТ 23683-89 марок T₃ или C, церезин ГОСТ 2488-79, петролатум ТУ 38-301-196-78, композицию церезиновую ГОСТ 3677-76.

В качестве кислотсодержащего компонента использовали талловое масло ОСТ 81-47-78 сырое, талловое масло ТУ 81-05-100-76 легкое, госсиполовая смола ТУ 10-04-09-48-89.

Связующее готовили в процессе смешения компонентов при температуре 130-180^oC, смешение огнеупорного наполнителя со связующим осуществляли в смесителе с подогревом. Образцы ( ⊘ 36 мм и высотой 50 мм) формовали на гидравлическом прессе при удельном давлении 100 МПа.

Оценка гидратационной устойчивости сырца осуществлялась по показателю абсолютной степени гидратации, за выбранный оптимальный промежуток времени принято трое суток, в течение которых образцы выдерживались в эксикаторе при комнатной температуре над водой. Показатель определяли по изменению массы образца.

Состав связки приведен в табл. 1, а результаты испытаний в табл.2.

Для оценки поведения образцов в процессе обжига последние после извлечения из эксикатора обжигали в периодической печи при максимальной температуре 1650^oC (10 образцов из каждой шихты) и оценивали по наличию трещин.

Как следует из табл. 2, показатели свойств образцов, изготовленных из известкового клинкера, существенно превосходят показатели образцов, изготовленных с использованием связки по прототипу.

Использование: при изготовлении известьсодержащих огнеупорных масс, изделий и футеровок. Сущность: связка включает, мас.%: пластификатор из группы: парафин, петралатум, церезин 45- 95, кислотсодержащий компонент в виде смоляных кислот или смеси жирных и смоляных кислот 5-55. Характеристика: абсолютная степень гидратации 1,2-10%, доля образцов без трещин после обжига при 1650^oC 9-100%. 2 табл.

Гидрофобизирующее связующее для изготовления огнеупоров, содержащих свободный оксид кальция, включающее один или несколько пластификаторов из группы: парафин, петролатум, церезин, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит кислотосодержащий компонент в виде смоляных кислот или смеси жирных и смоляных кислот при следующем соотношении компонентов, мас.

Пластификатор 45 95
Кислотосодержащий компонент 5 55к