ОГНЕУПОРНАЯ МАССА Российский патент 1999 года по МПК C04B28/26 C04B35/66 

Изобретение относится к огнеупорным материалам, используемым в алюминиевой промышленности для футеровки катодной части алюминиевого электролизера.

Огнеупорную массу используют для уплотнения зазоров при кладке цоколя электролизера.

Известна огнеупорная масса, содержащая в своем составе пыль газоочистки производства алюминия (RU 95109191, C 04 B 35/482, 27.05.97).

Известная масса имеет следующий состав, мас.% циркон - 60-70, глина огнеупорная - 10-15, фосфатная связка - 5-10, пыль газоочистки производства алюминия - 10-20.

Известный состав при температуре 700-750^oC достигает повышенной прочности до 50-54 н/мм, т.е. теряет необходимую пластичность.

Известна огнеупорная масса, используемая для засыпки зазора между боковыми бортовыми блоками и катодным кожухом (см. "Типовую инструкцию по монтажу и капитальному ремонту алюминиевых электролизеров", ТИ 10-6-86, Ленинград, 1986, с. 6) (1).

Известная масса имеет следующий состав, мас.%: заполнитель шамотный - 75, мертель - 15-20, натрий кремнефтористый - 5-10, стекло жидкое - 50-70.

Известная масса обладает недостаточно высокой податливостью при возникновении деформационных нагрузок в процессе длительной эксплуатации электролизера. В результате возрастают некомпенсируемые усилия на катодный кожух, приводящие к снижению прочности конструкции катодного кожуха и преждевременному его разрушению.

Задачей данного изобретения является повышение срока работы катодного кожуха путем использования более податливой огнеупорной массы.

Поставленная задача решается тем, что огнеупорная масса, содержащая заполнитель шамотный, мертель и жидкое стекло, дополнительно содержит пыль газоочистки электрофильтров производства алюминия, гипс и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Мертель - 15 - 20
Пыль газоочистки производства алюминия - 10 - 30
Гипс - 3 - 5
Жидкое стекло плотностью 1,36 - 1,38 - 15 - 20
Вода - 10 - 15
Заполнитель шамотный - Остальное
Огнеупорная масса при нагреве до 700-750^oC становится пластичной, пригодной для решения поставленной задачи.

Отходы пыли газоочистки производства алюминия содержат мелкодисперсный оксид алюминия, углеродсодержащие и фторсодержащие компоненты.

Мертель содержит 70% мелкомолотого шамота и 30% огнеупорной глины.

Плотность жидкого стекла 1,36 - 1,38.

Изобретение поясняется нижеприведенными примерами, сведенными в таблицу.

Пример 1. Приготовили огнеупорную массу следующего состава, мас.%:
Пыль газоочистки производства алюминия - 5
Мертель - 17
Гипс - 4
Жидкое стекло - 17
Вода - 12
Заполнитель шамотный - 45
Температура начала размягчения массы такого состава - 810^oC.

Пример 2. Приготовили массу того же состава при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пыль газоочистки производства алюминия - 10
Мертель - 17
Гипс - 4
Жидкое стекло - 17
Вода - 12
Заполнитель шамотный - 40
При таком соотношении температура начала размягчения равнялась 750^oC.

Пример 3. При соотношении компонентов, мас.%:
Пыль газоочистки производства алюминия - 20
Мертель - 17
Гипс - 4
Жидкое стекло - 17
Вода - 12
Заполнитель шамотный - 30
Температура начала размягчения массы составила 730^oC.

Пример 4. При соотношении компонентов, мас.%:
Пыль газоочистки производства алюминия - 30
Мертель - 17
Гипс - 4
Жидкое стекло - 17
Вода - 12
Заполнитель шамотный - 20
Температура начала размягчения массы составила 700^oC.

Пример 5. При соотношении компонентов, мас.%:
Пыль газоочистки производства алюминия - 35
Мертель - 17
Гипс - 4
Жидкое стекло - 17
Вода - 12
Заполнитель шамотный - 15
Температура начала размягчения массы составила 650^oC.

Проведенные опыты показали, что введение в массу пыли газоочистки производства алюминия в пределах от 10 до 30 мас.% обеспечивает необходимую пластичность материала при температуре 700-750^oC благодаря содержанию в пыли мелкодисперсного оксида алюминия, углерод- и фторсодержащего компонентов. Введение в массу пыли газоочистки менее 10% повышает температуру размягчения ее до 800^oC, что не обеспечивает необходимую пластичность, а введение более 30% снижает температуру начала размягчения до 650^oC, т.е. при температуре 700-750^oC, при которой ей предстоит находиться, она становится чрезмерно текучей, не дающей нужного эффекта уплотнения.

Введение в массу гипса способствует повышению производительности выполняемой работы за счет ускорения процесса схватывания массы с 24 часов до 1 часа.

Введение в массу гипса менее 3% увеличивает время затвердевания раствора и продолжительность операции монтажа.

Увеличение содержания гипса более 5% ускоряет время затвердевания до такой степени, что затруднит качественную заливку неплотностей и зазоров при кладке цоколя электролизера.

Содержание жидкого стекла менее 15% снижает прочностные свойства массы и увеличивает время затвердевания массы. Увеличение содержания жидкого стекла более 20% приводит к растрескиванию массы при ее затвердевании.

Содержание воды менее 10% не позволяет получить достаточно текучий раствор, обеспечивающий равномерное перемешивание компонентов, а также качественное заполнение неплотностей при монтаже.

Содержание воды более 15% приводит к образованию чрезмерно жидкой массы, также не обеспечивающей качественное проведение монтажных работ.

Изобретние относится к материалам, используемым в алюминиевой промышленности для футеровки катодной части алюминиевого электролизера. Огнеупорная масса содержит, мас.%: мертель 15 - 20, пыль газоочистки производства алюминия 10 - 30, гипс 3 - 5, жидкое стекло плотностью 1,36 - 1,38 15 - 20, вода 10 - 15, заполнитель шамотный - остальное. Достигаемый технический результат: повышение срока службы катодного кожуха алюминиевого электролизера путем использования огнеупорной массы в податливой форме. 1 табл.

Огнеупорная масса, содержащая заполнитель шамотный, мертель и жидкое стекло, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пыль газоочистки производства алюминия, гипс и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пыль газоочистки производства алюминия - 10 - 30
Мертель - 15 - 20
Гипс - 3 - 5
Жидкое стекло плотностью 1,36 - 1,38 - 15 - 20
Вода - 10 - 15
Заполнитель шамотный - Остальное