СПОСОБ ГОРЯЧЕГО РЕМОНТА ФУТЕРОВКИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ И ТЕРМИТНАЯ МАССА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО РЕМОНТА ГАММА - 2КС Российский патент 2002 года по МПК C04B35/65 C04B35/66 

Изобретение относится к ремонту огнеупорных футеровок коксовых печей.

Известно использование огнеупорной экзотермической смеси для защиты поверхностей металлургических печей, включающей, мас.%:
- восстановитель (выбранный из группы: магний, алюминий, цирконий, кремний, титан или их сплавы) 6-20,
- окислитель (взятые порознь или в смеси - сырой доломит, хромит, сульфат, карбонат металла, выбранного из группы: магний, кальций, стронций, барий, цинк, алюминий) 20-70,
- огнеупорный наполнитель ( взятые порознь или в смеси - периклаз, хромит, огнеупорный лом, огнеупорный оксид, углеродсодержащий компонент, карбид, нитрид металла, выбранный из группы: алюминий, кремний, титан) до 100
(см. заявку РСТ 90/13526, С 04 В 35/66, 1990г.).

Известна термитно-огнеупорная смесь, используемая в качестве кладочного раствора и для обмазки в производстве футеровочных и ремонтных работ тепловых агрегатов.

Термитно-огнеупорная смесь включает, мас.%:
Хромитовая руда - 40,0-65,0
Оксид железа - 9,0-22,0
Сульфат магния - 8,0-14,0
Алюминий или сплав алюминия с кремнием - 10,0-14,0
Суперпластификатор С-3 - 0-11,9
Инициатор - хлорид аммония или смесь аммонийсодержащего компонента из группы: сульфат аммония, фосфат аммония, карбамид, формамид с галогенидами металлов в стехиометрическом соотношении - 0,1-0,9
Модификатор из группы: кианит, силлиманит или их смесь - 2,0-20,0.

Состав позволяет снизить пористость материала до 8,7-12,5%, температура его воспламенения составляет 820-890^oС, огнеупорность 1720-1800^oС (патент RU 2138464, С 04 В 35/65, 1999г.).

Наиболее близким к заявляемому является техническое решение, касающееся способа ремонта футеровки тепловых агрегатов и состава термитно-огнеупорной массы, используемой для ремонта.

Способ заключается в нанесении на горячую поверхность футеровки термитно-огнеупорной массы из порошкообразного наполнителя, порошка.

В качестве соединения на основе оксида марганца предусматривается использовать соединения четырех- шестивалентного марганца.

Термитно-огнеупорная масса содержит следующие компонеты, мас.%:
Порошкообразный наполнитель - 30,0-60,0
Оксид железа - 10,0-30,0
Порошок кремния - 10,0-30,0
Соединение на основе четырех- шестивалентного марганца - 15,0-25,0
В качестве порошкообразного наполнителя может быть использован шамот (патент RU 2158403, С 04 В 35/66, 1999г.).

Задачей предлагаемого изобретения является снижение температуры самовозгорания термитной смеси.

Это достигается согласно изобретению тем, что в известном способе горячего ремонта коксовых печей, включающем нанесение на горячую поверхность огнеупора термитной массы, состоящей из кремния, оксида железа и наполнителя - шамота, в термитную массу дополнительно вводят хлорид натрия, воду до образования вязкопластичного состояния термитной массы, в качестве оксида марганца вводят марганцевый концентрат, а в качестве оксида железа - железно-рудный концентрат.

Термитную массу можно наносить на поверхность с температурой 850^oС. Ее можно наносить на вертикальные и ноклонные поверхности.

Термитная масса для горячего ремонта футеровки коксовых печей содержит, мас.%:
Порошок кремния - 18-19
Марганцевый концентрат - 19-21
Железно-рудный концентрат - 49-51
Хлорид натрия - 1 - 3
Шамот - Остальное
Характеристики используемых материалов:
- кремний представляет собой тонкоизмельченный порошок;
- железно-рудный концентрат в виде порошка с содержанием оксидов железа: Fe₃O₄ - 66-68%, FeO - 28%;
- марганцевый концентрат в виде порошка с содержанием не менее 40% марганца;
- хлорид натрия технический;
- наполнитель - порошок шамота.

Способ приготовления термитной массы заключается в следующем.

Порошкообразные компоненты: марганцевый и железно-рудный концентраты и шамот смешивают в сухом состоянии, затем добавляют хлористый натрий и воду до вязкопластичного состояния.

Полученную суспензию загружают в торкрет-аппарат и наносят на подлежащий ремонту участок огнеупорной кладки.

Нанесенная термитная масса высыхает на горячей поверхности в течение нескольких десятков секунд, нагревается и самовозгорается при достижении температуры воспламенения.

При этом между компонентами термитной смеси происходит ряд химических реакций, которые в общем виде схематично можно представить:
MnO₂+Si--->SiO₂+Mn+Q (1)
2Fe₂O₃+3Si---->3SiO₂+Fe+Q (2)
В процессе экзотермического горения температура массы достигает примерно 2000^oС.

Образующиеся продукты реакции создают защитный слой, который сплавляется с огнеупором кладки. При этом формируется покрытие, обладающее хорошей жаропрочностью, термостойкостью и газонепроницаемостью.

Начало экзотермических реакций происходит при температуре более высокой, чем температура поверхности кладки на отдельных ее участках.

Для снижения температуры самовозгорания в термитную массу дополнительно вводят добавку хлорида натрия.

Эта добавка инициирует самовозгорание смеси вследствие диссоциации добавки при температуре 700-800^oС:
NaCl---->Na+Cl (3)
Элементарный натриий обладает более высокой энергетической активностью, чем кремний и поэтому первоначально при температуре примерно 800^oC начинается следующая химическая реакция:
MnO₂+4Na---->2Na₂О+Mn+Q (4).

которая является как бы стартовой.

За счет экзотермического эффекта локально в месте реакции темпрература резко возрастает до 1500^oС и выше, вследствие чего обеспечиваются условия для протекания реакций 1 и 2.

Зависимость температуры самовозгорания предлагаемой термитной массы в зависимости от соотношения ее компонентов представлена в нижеследующей таблице.

Термитной массе присвоено условное наименование: ГАММА-2 КС.

Изобретение относится к области металлургии, к способу горячего ремонта футеровки коксовых печей и составу термитной массы для его осуществления. Способ включает нанесение на горячую поверхность огнеупора термитной массы из порошка кремния, марганцевого концентрата, железно-рудного концентрата и шамота, в которую предварительно вводят хлорид натрия и воду до вязкопластичного состояния. Термитная масса для горячего ремонта футеровки коксовых печей содержит, мас.%: порошок кремния 18-19, марганцевый концентрат 19-21, железнорудный концентрат 49-51, хлорид натрия 1-3, шамот - остальное. Технический результат - повышение эксплуатационных свойств получаемого покрытия. Температура самовозгорания термитной смеси 850-900^oС. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ горячего ремонта футеровки коксовых печей, включающий приготовление термитной массы из порошка кремния, оксида марганца, оксида железа и шамота, добавление воды до вязкопластичного состояния, нанесение массы на поверхность огнеупора, отличающийся тем, что термитная масса в качестве оксида марганца содержит марганцевый концентрат, в качестве оксида железа - железно-рудный концентрат и дополнительно содержит хлорид натрия. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термитную массу наносят на горячую поверхность огнеупора с температурой от 850^oС. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что термитную массу наносят на вертикальные и наклонные поверхности коксовых печей. 4. Термитная масса для горячего ремонта футеровки коксовых печей, включающая порошок кремния, оксид марганца, оксид железа и шамот, отличающаяся тем, что она содержит в качестве оксида марганца марганцевый концентрат, а в качестве оксида железа - железно-рудный концентрат и дополнительно - хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Порошок кремния - 18 - 19
Марганцевый концентрат - 19 - 21
Железно-рудный концентрат - 49 - 51
Хлорид натрия - 1 - 3
Шамот - Остальноес