МАССА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ОГНЕУПОРОВ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК C04B35/57 

Описание патента на изобретение RU2136630C1

Изобретение относится к производству основных огнеупоров на основе оксида кальция или оксида кальция и магния и может быть использовано при изготовлении огнеупорных масс и изделий, применяемых в агрегатах для выплавки стали, сплавов и особенно в агрегатах для аффинажной выплавки тугоплавких цветных и драгоценных металлов.

Известны составы доломитовых огнеупоров, в которых связующее содержит в своем составе парафин и смолы, которое вводят в доломитовый порошок при 75-80oC (Патент ФРГ N 3743217, кл. C 04 B 35/66, 26.09.98). Однако, присутствующие в связующем смолы экологически опасны, а парафин, имеющий значительно более высокий коэффициент термического расширения, чем CaO и MgO, не предохраняет изделия от брака в процессе нагревания. Также низкие температуры его введения не обеспечивают полного удаления влаги с поверхности порошков, что в свою очередь приводит к гидратационному браку изделий.

Известен состав массы для формования огнеупоров на основе свободной извести, в которых связка содержит парафин и кислотсодержащий органический компонент. Синтез массы осуществляется при 130-180oC (патент РФ N 2101260, C 04 B 35/12, 1993).

Однако, применение температур по их верхнему пределу приводит к выгоранию компонентов массы в ходе перемешивания. Также наличие парафина, как указано выше, приводит к браку изделий при нагревании.

Известен состав временных связок - консервантов для известьсодержащих огнеупоров ("Временные связки-консерванты для известковых и известковопериклазовых огнеупоров", Гропянов В.М., Аксельрод Л.М., Гропянов А.В. Огнеупоры, 1995, N 3, с. 18-21) на основе парафина, в качестве пластификатора и "нейтрола" или таллового масла, в качестве кислотсодержащего компонента. В предлагаемом составе дается и способ определения содержания компонентов связки и способ их введения в порошок, а именно: порошок, содержащий свободную известь, нагревают, вводят расчетное количество гидрофобного связующего, состоящего из талового масла и парафина, перемешивают при температуре 120-130oC до однородного состояния и охлаждают до комнатной температуры.

Однако, как упоминалось выше, наличие парафина в массе приводит к браку изделий в ходе нагрева при обжиге. Также температуры 120-130oC недостаточны для интенсивного и полного прохождения реакции образования защитного слоя на поверхности CaO. Все указанные выше массы содержат парафин. Однако, плохая адгезия его к CaO и MgO, высокий коэффициент термического расширения, в 1000 раз превышающий таковой для CaO и MgO, служит причиной разрушения отформованных изделий в процессе нагревания при обжиге и ненадежно защищает CaO от атмосферной гидратации.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является повышение срока хранения формовочных масс, содержащих свободную известь, прочности и плотности отформованных изделий вплоть до начала спекания в процессе обжига.

Задача решается за счет того, что формовочная огнеупорная масса содержит свободную известь и гидрофобное связующее, состоящее из талового масла и пластификатора, в качестве которого используют гидроксид кальция. При этом количество таллового масла (мас.%) определяется по формуле:

где КЧ - кислотное число таллового масла;
S - удельная поверхность порошка CaO, м2/г;
n - количество мономолекулярных слоев на поверхности частиц оксида кальция.

А необходимое количество гидроксида кальция рассчитывается по формуле
m2 = 7,5/S1/6 (2)
Использование в качестве пластификатора Ca(OH)2 обусловлено наличием между кристаллитами водородных связей, пластинчатым габитусом этих кристаллитов и наличием водородных связей между таллатами и Ca(OH)2.

Кроме того, коэффициент термического расширения Ca(OH)2 близок к CaO, а при нагревании в процессе обжига выше 500-600oC его объем уменьшается за счет необратимой реакции
Ca(OH)2 ---> CaO + H2O.

В случае энергетической неоднородности поверхности частиц CaO или недостаточном перемешивании число слоев таллатов Ca (n) на поверхности частиц CaO можно увеличить до 2-х; 3-х и даже 5-и (n = 2; 3-5), но не более 10.

Способ изготовления массы состоит в том, что в исходный порошок, содержащий свободную известь, нагретый до температуры не более чем 150oC, вводится расчетное количество таллового масла и перемешивается с исходным порошком при охлаждении до температуры не менее 117oC не менее 2 часов до окончания образования на поверхности частиц CaO таллатов кальция. Об этом свидетельствует "сухость" смешанной массы (по сыпучести она напоминает исходный порошок), после чего в массу вводится расчетное количество гидроксида кальция и перемешивание продолжается при остывании массы до комнатной температуры до однородного состояния. Формовать изделия полусухим прессованием, трамбованием или набивкой можно в течение не менее 10 часов без опасения заметной атмосферной гидратации пресс-порошка. Приведенный способ введения компонентов огнеупорной массы для формования изделий, содержащих свободную известь, обеспечивает полноту взаимодействия компонентов таллового масла с оксидом кальция при минимально необходимом количестве расхода таллового масла для образования гидрофобного слоя водонерастворимых таллатов кальция на поверхности частиц CaO.

В результате формовочная масса содержит таллаты кальция и гидроксид кальция.

Пример 1.

Для изготовления огнеупорной формовочной массы взято 1000 кг порошка CaO с удельной поверхностью 0,05 м2/г. В качестве связующего - талловое масло Питкянрантского целлюлозного завода с кислотным числом 114. По формуле 1 определяем его минимально необходимое количество в мас.долях%:
m1 = 0,15%
По формуле 2 определяем необходимое количество гидроксида кальция;
m2 = 3,95%
Следовательно, огнеупорная формовочная масса должна содержать 1000 кг оксида кальция, 1,6 кг таллового масла и 41,2 кг гидроксида кальция. В нагретый до 150oC порошок оксида кальция вводили указанное количество таллового масла, взятого при комнатной температуре. Перемешивание производили в обогреваемом смесителе ФЛ-0,63К при постепенном понижении температуры от 150oC до 117oC в течение 2 часов, затем ввели 41,2 кг гидроксида кальция и перемешивали 30 минут при охлаждении до 25oC. После вылеживания массы до 10 часов в условиях атмосферной влажности цеха 72-81% из нее прессовали образцы в виде кубиков 50х50х50 мм и кирпичи ГОСТ 390-83. Плотность образцов составила 2560 кг/м3, а плотность кирпичей не менее 2490 кг/м3. После выдержки в атмосфере цеха в течение 160 часов образцы и изделия практически не изменили плотность, размеры и массу, что указывало на отсутствие влияния атмосферной гидратации. Обожженные при 1600oC образцы и изделия имели, соответственно, плотность не менее 2880 кг/м3 и 2760 кг/м3.

Пример 2.

В порошок, содержащий 53 мас.% CaO и 39 мас.% MgO с удельной поверхностью 0,011 м2/г, полученный после спекания и размола доломита, вводили расчетное количество сырого таллового масла с кислотным числом 45, равное 0,107 мас. % и, соответственно, 3,05% гидроксида кальция. Остальные операции производились как в примере 1. Плотность образцов и кирпичей составляла, соответственно, 2670 кг/м3 и 2540 кг/м3. После выдержки массы, сформованных изделий и обжига также, как в примере 1, плотность обожженных образцов составила 2990 кг/м3, а кирпичей - 2830 кг/м3.

Пример 3.

Для образования 5 и 10 молекулярных слоев таллатов на поверхности частиц CaO с целью увеличения стойкости к гидратации был взят CaO в количестве 10 кг и рассчитанное по формуле 1 необходимое количество таллового масла при n = 5 и n = 10, которое оказалось равным, соответственно, 0,75% и 1,5%. В остальном масса и образцы готовились также, как и в примере 1. В результате оказалось, что введение 0,75% таллового масла (75 г при n = 5) практически не оказало влияния на свойства образцов до и после обжига. При введении 150 г таллового масла несколько уменьшилась плотность отпрессованных образцов (до 2510 кг/м3) и обожженных (до 2820 кг/м3). Иных отличий масса и образцы от приведенных в примере 1 не имели.

Таким образом, предлагаемая масса для формования огнеупоров, содержащих свободную известь, в частности, известковых и известковопериклазовых, обладает достаточно высокой устойчивостью к атмосферной гидратации, хорошей формуемостью, причем в отличие от изделий из масс, содержащих парафин, изделия из предлагаемой массы не разрушаются в процессе обжига. Предлагаемая масса также экономичней, так как известь - пушенка - Ca(OH)2 намного дешевле парафина и негорюча.

Похожие патенты RU2136630C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ ИЗ КЛИНКЕРОВ, СОДЕРЖАЩИХ СВОБОДНУЮ ИЗВЕСТЬ И СВЯЗКА-ПЛАСТИФИКАТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Гропянов В.М.(Ru)
  • Гропянов А.В.(Ru)
  • Кабаргин С.Л.(Ru)
RU2159220C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНОГО ИЗВЕСТКОВО-ПЕРИКЛАЗОВОГО КЛИНКЕРА НА ОСНОВЕ ПРИРОДНО-ЧИСТЫХ ДОЛОМИТОВ 1998
  • Кабаргин С.Л.
  • Гропянов В.М.
  • Гропянов А.В.
RU2135430C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ АТМОСФЕРНОЙ ГИДРАТАЦИИ КЛИНКЕРОВ, СОДЕРЖАЩИХ СВОБОДНЫЙ ОКСИД КАЛЬЦИЯ 2000
  • Гропянов А.В.
  • Гропянов В.М.
  • Кабаргин С.Л.
RU2167124C1
ГИДРОФОБИЗИРУЮЩЕЕ СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРОВ 1993
  • Гропянов В.М.
  • Кузнецов Г.И.
  • Аксельрод Л.М.
  • Гропянов А.В.
RU2101260C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ГИДРАТАЦИИ ИЗВЕСТКОВЫХ И ИЗВЕСТКОВО-ПЕРИКЛАЗОВЫХ ОГНЕУПОРОВ 1997
  • Гропянов В.М.
  • Кабаргин С.Л.
  • Кузнецов Г.И.
  • Гропянов А.В.
RU2114798C1
МАССА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ОГНЕУПОРОВ 2000
  • Гропянов А.В.
  • Гропянов В.М.
  • Кабаргин С.Л.
RU2169130C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТОДОМ СПЕКАНИЯ ВЫСОКОПЛОТНОГО И УЛЬТРАПЛОТНОГО ИЗВЕСТКОВГО И ИЗВЕСТКОВО-ПЕРИКЛАЗОВОГО КЛИНКЕРА 1997
  • Гропянов В.М.
  • Кабаргин С.Л.
  • Кузнецов Г.И.
  • Гропянов А.В.
RU2114800C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 2007
  • Бабиевская Ирина Зиновьевна
  • Гавричев Константин Сергеевич
  • Дергачева Нина Петровна
  • Дробот Наталия Федоровна
  • Ермаков Владимир Анатольевич
  • Изотов Александр Дмитриевич
  • Кренев Владимир Александрович
  • Кузнецов Николай Тимофеевич
  • Новоторцев Владимир Михайлович
  • Рюриков Вадим Федорович
RU2342344C2
МАССА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ОБЖИГОВЫХ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ 1991
  • Гропянов В.М.
  • Малышева Н.М.
  • Везикова Р.М.
  • Некрасова В.Б.
  • Кузнецов Г.И.
RU2021228C1
ОГНЕУПОРНАЯ БЕТОННАЯ СМЕСЬ 1999
  • Кабаргин С.Л.
  • Ермолычев Д.А.
  • Аксельрод Л.М.
  • Чуприна Н.А.
  • Егоров И.В.
RU2140407C1

Реферат патента 1999 года МАССА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ОГНЕУПОРОВ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к производству основных огнеупоров на основе оксида кальция или оксида кальция и магния, которые могут быть использованы в агрегатах для выплавки стали, сплавов и особенно в агрегатах для аффинажной выплавки тугоплавких цветных и драгоценных металлов. Техническим результатом является повышение срока хранения формовочных масс, прочности и плотности отформованных изделий вплоть до начала спекания в процессе обжига. Масса для формования основных огнеупоров содержит свободную известь и гидрофобное связующее, состоящее из таллового масла и пластификатора, в качестве которого используют гидроксид кальция. При этом количество таллового масла (мас.%) определяется по формуле
где КЧ - кислотное число таллового масла; S - удельная поверхность порошка СаО, м/г; n - количество мономолекулярных слоев на поверхности частиц оксида кальция, а необходимое количество гидроксида кальция рассчитывается по формуле m2=7,5/S1/6. Способ изготовления массы для формования основных огнеупоров предусматривает следующее: в исходный порошок, содержащий свободную известь, нагретый до температуры не более 150oС, вводится расчетное количество таллового масла, перемешивается при охлаждении до температуры не менее 117oC не менее 2 ч, после чего в массу вводится расчетное количество пластификатора - гидроксида кальция и перемешивание продолжается до однородного состояния при охлаждении до комнатной температуры. 2 с.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 136 630 C1

1. Масса для формования основных огнеупоров, содержащая свободную известь и гидрофобное связующее, состоящее из таллового масла и пластификатора, отличающаяся тем, что масса содержит в качестве пластификатора гидроксид кальция, при этом необходимое количество таллового масла (мас.%) рассчитывается по формуле

где КЧ - кислотное число таллового масла;
S - удельная поверхность порошка CaO, м2/г;
n - количество мономолекулярных слоев на поверхности частиц оксида кальция,
а необходимое количество гидроксида кальция (мас.%) рассчитывается по формуле
m2 = 7,5/S1/6.
2. Способ изготовления массы для формования основных огнеупоров, заключающийся в том, что порошок, содержащий свободную известь, нагревают, вводят расчетное количество гидрофобного связующего, состоящего из таллового масла и пластификатора, перемешивают до однородного состояния при охлаждении до комнатной температуры, отличающийся тем, что порошок, содержащий свободную известь, нагревают до температуры не более чем 150oC, а расчетное количество гидрофобного связующего вводят в два этапа: на первом этапе вводят расчетное количество таллового масла, перемешивают при охлаждении до температуры не менее 117oC не менее 2 ч, затем добавляют расчетное количество пластификатора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2136630C1

Гропянов В.М
и др
Временные связки-консерванты для известковых и известковопериклазовых огнеупоров
- Огнеупоры, 1995, N 3, с.18-21
Способ изготовления доломитовых и доломитомагнезитовых изделий со свободной известью 1958
  • Долкарт Ф.З.
  • Устиченко В.А.
SU125507A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СМОЛОДОЛОМИТОВЫХ ОГНЕУПОРОВ 0
  • Иностранцы Каору Уме Сундзи Танака, Синпей Гоми
  • Иностранна Фирма
  • Куреха Кагаку Когио Кабусики Кайс Кюсю Тайка Ренга
  • Кабусики Кайс
SU333752A1
Огнеупорная набивная масса 1976
  • Листопад Александр Федорович
  • Галицкий Юрий Петрович
  • Бояршинов Владимир Аркадьевич
  • Шалимов Александр Георгиевич
SU586148A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛОТНОСПЕЧЕННОГО КЛИНКЕРА ИЗ ВЫСОКОЧИСТОГО КАРБОНАТНОГО СЫРЬЯ 1991
  • Гропянов В.М.
  • Аббакумов В.Г.
  • Везикова Р.М.
  • Кузнецов Г.И.
  • Тараканчиков Г.А.
  • Вихман С.И.
RU2068822C1
МАССА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ОБЖИГОВЫХ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ 1991
  • Гропянов В.М.
  • Малышева Н.М.
  • Везикова Р.М.
  • Некрасова В.Б.
  • Кузнецов Г.И.
RU2021228C1
Клиновая крепь 1982
  • Великанов Леонид Андреевич
SU1078090A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ (2-ХЛОРФЕНИЛ)ДИФЕНИЛМЕТАНОЛА 1995
  • Ягин П.В.
  • Макаров Г.М.
RU2102373C1

RU 2 136 630 C1

Авторы

Кабаргин С.Л.

Гропянов В.М.

Гропянов А.В.

Даты

1999-09-10Публикация

1998-10-08Подача