Изобретение относится к жаростойкой шихте согласно стандартам ISO/R836, DIN 51060, в форме сухой минеральной смеси, и к применению этой шихты для получения неформованных или формованных огнеупорных продуктов, которые являются в высокой степени стойкими in situ к воздействию фаялитовых шлаков (железо-силикатных шлаков) и сульфатов и устойчивы к расплавам цветных металлов, в частности, к расплавам меди. Кроме того, изобретение относится к фасонному кирпичу из шихты согласно изобретению.
Фаялитовые шлаки образуются, например, при производстве меди из медного колчедана (CuFeS2). При обжиге медного колчедана образуется так называемый медный штейн, содержащий сульфид меди (Cu2S) и соединения железа, например, FeS и Fe2O3. Медный штейн перерабатывают в черновую медь, при этом огненно-жидкий медный штейн обрабатывают в конвертере при подводе воздуха и добавке SiO2, например, в виде кварца. При этом образуется фаялитовый шлак, который содержит в основном минерал фаялит (2FeO-SiO2) и неочищенный оксид меди (Cu2O).
В настоящее время конвертеры для получения черновой меди, например, конвертер Пирса-Смита, футеруют со стороны пламени главным образом обожженными магнезиохромитными продуктами (см., например, DE 1471231 A1). Однако эти огнеупорные продукты недостаточно стойки к воздействию сульфатов, образующихся в результате окисления сульфидов, например, в виде сульфата магния. Магнезиохромитные кирпичи имеют, кроме того, ограниченную или неудовлетворительную способность не смачиваться при высоких температурах, они имеют также недостаточное сопротивление пенетрации горячих расплавов цветных металлов, в частности, жидкой меди.
Магнезиохромитные кирпичи применяются также в плавильных агрегатах для получения других цветных металлов (таких цветных металлов как Ni, Pb, Sn, Zn), и там возникают такие же проблемы.
Задачей изобретения является разработать жаростойкую минеральную шихту для огнеупорных продуктов и получить из нее огнеупорные продукты, которые при применении в огнеупорной футеровке способны не смачиваться расплавами цветных металлов, в частности, жидкой медью, имеют улучшенное сопротивление проникновению фаялитовых шлаков и обеспечивают лучшую стойкость к коррозии сульфатами при температурах применения, чем огнеупорные продукты, применявшиеся до сих пор в этой области огнеупорных материалов.
Эта задача изобретения решается с помощью жаростойкой шихты, которая состоит в основном, например, более чем на 90 вес.%, из сухой смеси оливинового сырья, порошка магнезии (тонкий порошок MgO), порошка карбида кремния (мука SiC) и сухой тонкодисперсной кремниевой кислоты.
Кроме того, сухая шихта согласно изобретению содержит до 10, в частности, до 5 вес.% антиоксидантов, обычно применяющихся для огнеупорных продуктов, и/или других обычно применяющихся для огнеупорных продуктов добавок и/или присадок, причем должно сохраняться соотношение в смеси компонентов оливин, MgO, SiC и SiO2.
Имеющееся в продаже оливиновое сырье природного происхождения используется, согласно изобретению, в виде так называемого в данной области крупнозернистого гранулята и должно, согласно изобретению, по возможности содержать 100 вес.%, но по меньшей мере 70 вес.% минерала форстерита. Остальное может составлять минерал фаялит, и/или могут присутствовать другие известные примеси в сырье, такие как энстатит, и/или монтичеллит, и/или мервинит. В рамках изобретения можно использовать чисто форстеритовый материал, полученный искусственным путем, один или в комбинации с природным оливиновым сырьем. Когда в рамках изобретения говорится об оливиновом сырье, это относится также к синтетическому форстеритовому материалу.
Размеры используемого гранулированного оливинового сырья лежат в диапазоне средней и крупной фракций, например, между 0,1 и 6, в частности, между 1 и 6 мм, причем гранулят имеет, например, гауссово распределение зерен по размерам. Оливиновое сырье используется в композиции шихты согласно изобретению в количествах от 30 до 60 вес.%, в частности, от 40 до 50 вес.%.
Магнезия применяется тонкодисперсной в форме муки или порошка, у которых, например, 100 вес.% зерен имеют размер ≤1 мм. В качестве магнезии используется, например, плавленая магнезия, и/или спеченная магнезия, и/или синтетическая пережженная или каустическая магнезия. (Термины "мука" и "порошок" в рамках изобретение следует понимать как синонимы с одинаковым значением, они известны в данной области. Под этим понимают, как правило, сухую несвязанную массу твердых частиц размером ≤ 1 мм.)
Содержание MgO в магнезии предпочтительно должно быть больше 90 вес.%, в частности, больше 95 вес.%. Остальное составляют обычные примеси, такие как силикаты и/или оксид железа.
Порошки MgO также имеют, например, гауссово распределение зерен по размерам.
Порошок MgO в сухой композиции шихты используется в количествах от 35 до 50, в частности, от 40 до 45 вес.%.
Карбид кремния (SiC) продается как синтетический продукт с высокой степенью чистоты и доступен с различной крупностью зерна и распределением зерен по размеру, согласно изобретению он применяется в порошковой форме или в форме муки, при этом, например, 100 вес.% зерен имеют размер ≤1 мм. Распределение зерен по размерам предпочтительно соответствует распределению Гаусса.
Порошок SiC используется, например, с чистотой >90 вес.%, в частности, >94 вес.% SiC. Используемое количество SiC в сухой композиции шихты составляет от 5 до 20, в частности, от 10 до 15 вес.%.
Тонкодисперсная сухая кремниевая кислота представляет собой кремниевую кислоту, которая реагирует с MgO из порошка магнезии в водной среде с образованием фаз гидросиликата магния и образует, например, гель гидросиликата магния, и/или кристаллиты гидросиликата магния, и/или кристаллы гидросиликата магния. Содержание SiO2 в тонкодисперсной сухой кремниевой кислоте составляет предпочтительно более 90 вес.%, в частности, более 94 вес.%. Предлагаемая изобретением шихта не содержит, согласно изобретению, в смеси никаких жидких водосодержащих кремниевых кислот, таких как кремниевый золь, или силикагель, или жидкое стекло или подобное. Неожиданно оказалось, что сухая тонкодисперсная кремниевая кислота при попадании воды в шихту согласно изобретению быстрее образует с MgO из магнезии фазы MSH (гидросиликат магния), быстрее отверждается и дает повышенный предел прочности на сжатие в холодном состоянии. Почему это так, пока не ясно.
Кремниевую кислоту следует выбирать настолько тонкодисперсной, чтобы в содержащей воду свежей массе шихты, образующейся при добавлении воды в сухую шихту согласно изобретению и перемешивании, протекала реакция между MgO из частиц магнезии и частицами кремниевой кислоты и образовывались фазы гидросиликата магния, далее называемые также фазами MSH, например, в виде геля, и/или кристаллитов, и/или кристаллов, которые по типу гидравлического связывания вызывают отверждение влагосодержащей массы. Предпочтительно, для этого шихта должна иметь такой состав, чтобы в водной среде, то есть после добавления воды в шихту согласно изобретению, устанавливалось значение pH выше 7, в частности, выше 10.
В соответствии с этим, для реакции с образованием MSH-фаз подходит, например, кристаллическая кварцевая мука с дисперсностью частиц кварца ниже 500, в частности, ниже 200 мкм.
Кроме того, для изобретения в качестве сухих тонкодисперсных кремниевых кислот особенно хорошо подходят:
- кварцевая пыль
Кварцевая пыль представляет собой очень тонкий, некристаллический аморфный порошок SiO2, которые образуется в электродуговой печи как побочный продукт при получении элементарного кремния или кремниевых сплавов. Она выпускается в продажу, например, под торговыми наименованиями кварцевая пыль или микрокремнезем и содержит, как правило, более 85 вес.% SiO2. Размер частиц кварцевой пыли, называемой также кремнеземной золой, меньше 1 мм. По-английски она называется "silica fume".
- пирогенная кремниевая кислота
Пирогенные кремниевые кислоты представляют собой очень чистый порошок аморфного SiO2 с содержанием SiO2, например, до 99 вес.%, имеющий, как правило, размер частиц, например, от 5 до 50 нм и высокую удельную поверхность, например, от 50 до 600 м2/г. Эти кремниевые кислоты получают гидролизом в пламени. Пирогенная кремниевая кислота предлагается на рынке под торговым наименованием аэросил. Английский термин звучит как "fumed silica".
- осажденная кремниевая кислота
При получении осажденной кремниевой кислоты мокрым способом исходят из растворов силиката щелочного металла, из которых при добавлении кислоты выпадают очень чистые аморфные кремниевые кислоты (86-88 вес.% SiO2, 10-12 вес.% воды). Размер частиц составляет от 1 до 200 мкм, а удельная поверхность от 10 до 500 м2/г. В продаже осажденные кремниевые кислоты имеются под торговыми наименованиями "Sipernat" или "Ultrasil". Несмотря на наличие воды, эти кремнекислоты не являются летучими, а являются сухими и порошкообразными.
В рамках изобретения применяется по меньшей мере одна из вышеназванных кремниевых кислот. Целесообразно выбирать кремниевые кислоты с точки зрения их способности реагировать с MgO из порошка магнезии и следует позаботиться, чтобы кремниевая кислота по возможности полно прореагировала с MgO при отверждении.
Тонкодисперсная сухая кремниевая кислота используется в составе сухой шихты в количестве от 0,1 до 10, в частности, от 0,5 до 5 вес.%.
Согласно изобретению, для получения огнеупорных продуктов согласно изобретению к составленной на 100 вес.% вышеописанной сухой шихте по изобретению предпочтительно добавляется только вода.
Таким образом, сухие смеси предпочтительно имеют следующий состав (в вес.%):
Предпочтительно, кремниевая кислота является по меньшей мере одной из вышеназванных аморфных кремниевых кислот.
Количество участников реакции MgO и SiO2 в шихте согласно изобретению выбирается так, чтобы при добавке воды в количестве 1-10, в частности, 2,5-6 вес.%, в расчете на сухие вещества шихты, в течение периода 6-120, в частности, 8-12 часов в температурном диапазоне 50-200°C, в частности, 100-150°C, обеспечивались пределы прочности на сжатие в холодном состоянии от 40 до 160, в частности, от 60 до 150 МПа.
Предпочтительно, согласно изобретению предусматривается, чтобы реакционноспособный MgO из порошка магнезии имелся по количеству в избытке по отношению к реакционноспособной тонкодисперсной кремниевой кислоте. Это должно привести к тому, что после добавления воды будут образовываться обогащенные MgO фазы MSH, которые при воздействии высоких температур, например, до 1350°C могут образовать форстерит (2MgO∙SiO2), что повышает долю форстерита в оливиновом сырье.
Согласно изобретению, целесообразно иметь избыточное отношение MgO к SiO2 до 500. В частности, это отношение составляет от 1,2 до 100, предпочтительно от 1,34 до 50, в высшей степени предпочтительно от 1,34 до 35.
Из сухой шихты по изобретению после добавления воды получают огнеупорные продукты по изобретению, причем доля воды в смеси составляет, в расчете на массу сухой шихты, от 1 до 10 вес.%, предпочтительно от 2,5 до 6,0 вес.%.
Согласно изобретению, содержащие воду, так называемые свежие массы с влагосодержанием, например, от 1 до 5, в частности, от 1,5 до 3 вес.%, формуют обычными способами прессования до формованных заготовок кирпичей. Формованные кирпичи оставляют отверждаться и сохнуть, согласно изобретению, в диапазоне температур 15-200°C, предпочтительно 50-200°C, в частности, 100-150°C, при этом образуются MSH-фазы. После отверждения кирпичи имеют относительно высокую прочность и являются удобными в обращении, так что из них можно выкладывать огнеупорную футеровку. Согласно изобретению, кирпичи имеют предел прочности на сжатие в холодном состоянии, например, от 40 до 100, в частности, от 60 до 80 МПа.
В рамках изобретения формованные, отвержденные или упрочненные в результате образования MSH-фаз и высушенные кирпичи обжигают как керамику, так что из MSH-фаз предпочтительно образуются агломераты, например, из форстерита, которые образуют агломерационные мостики, например, из форстерита, между зернами или частицами оливина, и/или частицами порошка MgO, и/или частицами SiO2. Обжиг предпочтительно проводится в диапазоне температур от 400°C до 1400°C, в частности, от 600°C до 1200°C и в течение периода от 1 до 24, в частности, от 4 до 12 часов, причем обжиг предпочтительно проводить в восстановительной атмосфере.
Для формования кирпичей и образования MSH-фаз достаточно добавлять в шихту согласно изобретению от 1 до 5, в частности, от 1,5 до 3 вес.% воды. В рамках изобретения во влажную шихту можно добавлять известные флюсы, чтобы повысить пластичность шихты. Такие флюсы специалисту известны. Их добавляют, как правило, в количестве от 0,01 до 2, в частности, от 0,1 до 1,5 вес.%.
При повышенном влагосодержании, например, 4-10 вес.%, в частности, 4-6 вес.%, согласно изобретению из сухой шихты по изобретению получают пластичные литейные массы или массы для штамповки и из них путем прессования в формах получают монолитные огнеупорные сборные готовые детали. При этом упрочнение за счет образования MSH-фаз осуществляется, например, при комнатной температуре, а сушка обработкой при соответствующих повышенных температурах. Нарастание прочности формованной массы соответствует формованным и отожженным кирпичам. Однако обычно прочность является даже более высокой. Термином "отжиг" в рамках настоящего изобретения обозначается термообработка влажной шихты в указанном диапазоне температур, включая сушку.
Продукт согласно изобретению получают предпочтительно тем, что из шихты, содержащей по меньшей мере такие сухие вещества, как оливиновое сырье, магнезия, SiC и кремниевая кислота, и воду, в подходящем смесителе образуют однородную смесь с заданными технологическим свойствами: пластичностью, или формуемостью, или жидкотекучестью. Эта пластичная или жидкотекучая масса шихты может применяться на месте для футеровки плавильных конвертеров. Из шихты можно, как уже указывалось, получать также монолитные формованные готовые детали или прессованные кирпичи, последние можно использовать необожженными или обожженными для футеровки, например, плавильных конвертеров.
Таким образом, изобретение относится к сухой шихте, состоящей исключительно или, например, преимущественно, т.е. например, более чем на 90 вес.%, в частности, более чем на 95 вес.%, из гранулированного оливина, порошка MgO и порошка SiC и тонкодисперсных сухих SiO2-компонентов, в частности, в виде микрокремнезема. Остальное может составлять, например, по меньшей мере одно другое жаростойкое гранулированное сырье, как хромит магнезии, магнезиальная шпинель, шпинели, оксид хрома, оксид циркония, нитрид кремния, циркон и/или по меньшей мере одна жаростойкая добавка, как магнезиохромит, магнезиальные шпинели, шпинели, оксид хрома, оксид циркония, нитрид кремния, циркон, и/или по меньшей мере одна присадка, как разжижители и/или регуляторы времени схватывания.
Например, в рамках изобретение из влажной шихты одного из указанного выше состава формованием получают прессованные или непрессованные формованные изделия и эти формованные изделия доводят до остаточной влажности предпочтительно от 0,1 до 2 вес.%, или, согласно другому варианту осуществления изобретения, формованные изделия дополнительно обжигают в печи для обжига керамики при температурах предпочтительно от 400°C до 1400°C, в частности, от 600°C до 1200°C, в окислительной, но предпочтительно в восстановительной атмосфере в течение периода предпочтительно 1-24, в частности, 4-12 часов. Условия обжига при этом согласно изобретению выбираются так, чтобы компоненты оливиновое сырье и SiC при обжиге по возможности совсем не реагировали между собой или реагировали лишь в малой степени, чтобы эти компоненты in situ в плавильном агрегате, например, в конвертере, при воздействии расплава и/или шлака могли обеспечивать, согласно изобретению, огнеупорность, в частности, благодаря противосмачивающему эффекту и химической стойкости к действию расплава и компонентов шлака.
С необожженными и обожженными формованными изделиями согласно изобретению можно создать футеровку конвертеров для плавки цветных металлов, которая намного лучше по сравнению с существующими до сих пор футеровками в отношение стойкости к инфильтрации и коррозии расплавами цветных металлов и неметаллических расплавов (жидкие шлаки) при выплавке цветного металла. В частности, превосходство огнеупорных продуктов согласно изобретению обнаруживается в медеплавильных конвертерах, например, в конвертере Пирса-Смита (PS-конвертер).
Необожженные прессованные сухие формованные изделия имеют, например, следующие свойства:
Обожженные формованные изделия согласно изобретению имеют, например, следующие свойства:
Готовые детали согласно изобретению имеют, например, следующие свойства:
Продукты согласно изобретению особенно хорошо подходят для применения в PS-конвертерах для производства меди, однако они могут применяться также, с вышеописанными преимуществами по сравнению с обычными огнеупорными продуктами, и в других областях применения, где встречаются фаялитовые шлаки и маловязкие расплавы цветных металлов, что имеет место практически во всей цветной металлургии.
Идея изобретению основана на том, что благодаря крупной фракции оливина, а также мелкой фракции или муке SiC и MgO равновесие в кирпиче между реагентами из кирпича и шлака устанавливается только при температурах процесса плавки выше 1000°C, например, при 1200-1350°C. При этих температурах SiC, несмотря на окислительные условия плавки, еще полностью обеспечивает противосмачивающий эффект.
MgO реагирует с образующимся продуктом окисления SiC, а именно с SiO2, с образованием дополнительного форстерита. Согласно изобретению, количество MgO выбирается в стехиометрическом избытке по отношению к доступному для реакции SiO2, чтобы предотвратить образование энстатита, который не является жаростойким. Эта реакция in situ в процессе плавки герметизирует кирпич непосредственно со стороны пламени и предотвращает пенетрацию очень маловязких жидких металлов, например, расплава меди. Кроме того, SiC действует как препятствие для шлаков. Кроме того, в контакте с вездесущими фаялитовыми шлаками избыточный MgO реагирует вместе с форстеритом с образованием смешанных кристаллов оливина. В результате повышается температура солидуса, то есть продукт реакции шлака с кипричом замерзает, т.о. это ведет к повышению жесткости шлака и к остановке или по меньшей мере сильному ослаблению коррозионной реакции.
Согласно изобретению, прессованное формованное изделие, имеющее влагосодержание, например, от 1 до 5, в частности, от 1,5 до 3 вес.%, оставляют твердеть, при этом образуются MSH-фазы, которые вызывают отверждение. Время отверждения зависит от температуры. Прессованную формовку оставляют отверждаться и сушиться предпочтительно на 6-120, в частности, 24-96 часов в диапазоне температур 50-200°C, в частности, 100-150°C до остаточной влажности от 0,1 до 4,5, в частности, от 0,1 до 2,5 вес.% в подходящем сушильном агрегате. При этом достигается предел прочности на сжатие в холодном состоянии от 40 до 100, в частности, от 60 до 80 МПа.
Полученные согласно изобретению непрессованные, отлитые в формы и при необходимости подвергавшиеся вибрации свежие массы для монолитных сборных строительных элементов имеют влагосодержание 4-10, в частности, 4-6 вес.%. Их вводят в формы и при необходимости встряхивают. Их оставляют отверждаться на воздухе, например, при 15-35° и сушат в указанном выше для прессованных формованных изделий диапазоне температур до остаточной влажности как у прессованных формованных изделий. При этом достигается предел прочности на сжатие в холодном состоянии от 40 до 180, в частности, от 50 до 150 МПа.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения, вместо воды или предпочтительно в комбинацией с ней используется по меньшей мере одно известное содержащее воду вяжущее для огнеупорных продуктов из следующей группы: лигнинсульфонат, сульфат магния и этилсиликат, в количестве, рассчитанном на сухие вещества шихты, например, от 2 до 5 вес.% для прессованных продуктов и, например, от 4 до 10 вес.% для сборных строительных элементов и литейных масс. При этом водная фракция этого вяжущего способствует вышеописанному образованию MSH-фаз.
Кроме того, в рамках следующего варианта осуществления изобретения можно вместо воды использовать известное вяжущее для огнеупорных продуктов из группы пека и/или дегтя и известных синтетических смол, как фенолформальдегидная смола, в количествах, например, 2-5 вес.%, рассчитанных как выше. Благодаря присутствию MgO и SiO2 в шихте дополнительный форстерит образуется только при высоких температурах in situ.
Таким образом, изобретение предлагает следующую новую жаростойкую шихту и ее применение.
Изобретение относится по существу к шихте из минеральных жаростойких материалов для футеровки агрегатов для плавки цветных металлов, предпочтительно для футеровки медеплавильных конвертеров, содержащей более 90 вес.%, в частности, более 95 вес.% смеси следующих компонентов или, в высшей степени предпочтительно, состоящей из следующих компонентов:
- 3-74 вес.% по меньшей мере одного крупнозернистого оливинового сырья с содержанием форстерита по меньшей мере 70 вес.%, в частности, по меньшей мере 90 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 100 вес.%, у которого предпочтительно 50 вес.%, в частности, 80 вес.%, предпочтительно 100 вес.% частиц имеют размер больше 0,1 мм,
- 25-49 вес.% по меньшей мере одной магнезии в виде тонкого порошка, у которой предпочтительно 50 вес.%, в частности, 80 вес.%, предпочтительно 100 вес.% частиц имеют размер ≤1 мм,
- 0,9-14 вес.% по меньшей мере одного карбида кремния (SiC) в виде тонкого порошка, у которого предпочтительно 50 вес.%, в частности, 80 вес.%, предпочтительно 100 вес.% частиц имеют размер ≤1 мм,
- 0,1-10 вес.% по меньшей мере одной тонкодисперсной порошкообразной кремниевой кислоты, предпочтительно с размером частиц ≤500 мкм,
- 0-4 вес.% по меньшей мере одного антиоксиданта, известного для применения для огнеупорных продуктов,
- 0-4 вес.% по меньшей мере одного известного дополнительного жаростойкого гранулированного сырья, у которого предпочтительно 50 вес.%, в частности, 80 вес.%, предпочтительно 100 вес.% частиц имеют размер больше 0,1 мм,
- 0-2 вес.% по меньшей мере одной известной присадки для получения огнеупорных продуктов из шихты,
- 0-4 вес.% по меньшей мере одной известной добавки из жаростойких материалов, в частности, в виде тонкого порошка, предпочтительно также в виде так называемой фракции средней крупности и/или так называемой крупной фракции,
- 0-10 вес.% по меньшей мере одного известного вяжущего для огнеупорных продуктов, например, в сухой форме или в жидкой форме в упаковке.
Не выходя за рамки изобретения, шихту согласно изобретению можно сочетать с по меньшей мере одним из следующих отличительных признаков:
Шихта содержит свыше 90 вес.%, в частности, свыше 95 вес.% одной из следующих смесей, предпочтительно состоящей из одной из следующих смесей:
- 21-63,7 вес.% по меньшей мере одного оливинового сырья,
- 30-43 вес.% по меньшей мере одной магнезии,
- 5-15 вес.% по меньшей мере одного карбида кремния,
- 0,5-5 вес.% по меньшей мере одной кремниевой кислоты,
- 0,5-2,5 вес.% по меньшей мере одного антиоксиданта,
- 0,1-3,5 вес.% по меньшей мере одного дополнительного жаростойкого гранулированного сырья,
- 0,1-1,5 вес.% по меньшей мере одной присадки,
- 0,1-3,5 вес.% по меньшей мере одной добавки,
- 0-5 вес.% по меньшей мере одного указанного вяжущего.
Оливиновое сырье является природным оливиновым сырьем и/или полученным искусственно форстеритовым материалом с диапазонами крупности частиц оливинового сырья, соответствующими так называемой области средней и крупной фракций, например, от 0,1 до 6, в частности, от 1 до 6 мм, и предпочтительно с гауссовым распределением частиц по размерам.
Содержание MgO в порошке магнезии составляет более 90 вес.%, в частности, более 95 вес.%, а гранулометрический состав порошка магнезии соответствует, например, распределению Гаусса.
Порошок карбида кремния имеет чистоту более 90 вес.%, в частности, более 94 вес.% и предпочтительно имеет гауссово распределение частиц по размерам.
Кремниевая кислота представляет собой по меньшей мере одну кварцевую муку с размером зерна менее 500 мкм, и/или по меньшей мере одну пирогенную кремниевую кислоту, и/или по меньшей мере одну осажденную кремниевую кислоту, и/или по меньшей мере один микрокремнезем.
Шихта содержит по меньшей мере одну присадку из следующей группы: разжижитель, например, Castament (FS20), производства BASF, или Dolapix (FF44), производства Zschimmer & Schwarz.
Шихта содержит по меньшей мере один гранулированный заполнитель и/или добавку из следующей группы: хромомагнезит, магнезиальная шпинель, шпинели, оксид хрома, оксид циркония, нитрид кремния, циркон.
Изобретение относится также к способу получения огнеупорного продукта с применением вышеуказанной шихты, причем шихту замешивают с водой до получения жидкой массы, массу вводят в форму и формуют с получением формованного изделия и затем массу формованного изделия оставляют застывать и формованное изделие сушат, в частности, до максимальной остаточной влажности от 0,1 до 4,5 вес.%.
Отверждение и сушка прессованных продуктов проводятся при температурах от 50°C до 200°C, в частности, от 100°C до 150°C
В случае монолитных сборных строительных элементов и литейных масс отверждение проводят при температурах от 15°C до 35°C, а сушку от 50°C до 200°C, в частности, от 100°C до 150°C.
В способе согласно изобретению влажную массу прессуют с получением фасонных кирпичей и фасонные кирпичи оставляют отверждаться и сушат, причем фасонные кирпичи предпочтительно обжигают в печи для обжига керамики, в частности, при температурах от 1000°C до 1300°C, предпочтительно от 1150°C до 1250°C, в окислительной атмосфере, предпочтительно в восстановительной атмосфере, например, при продолжительности обжига от 4 до 8, в частности, от 5 до 8 часов.
В способе согласно изобретению для получения огнеупорных продуктов шихту смешивают в комбинации с водой или вместо воды с по меньшей мере одним содержащим воду вяжущим, например, в количестве 1-10 вес.%, до образования пластичной массы.
В способе согласно изобретению шихту вместо воды смешивают с по меньшей мере одним вяжущим из группы пека и/или дегтя и синтетических смол, например, в количестве 2-5 вес.% до образования пластичной массы.
Изобретение относится также к фасонному кирпичу, полученному способом согласно изобретению, имеющему плотность в необожженном состоянии от 2,65 до 2,80 кг/м3 и прочность на сжатие от 25 до 50, в частности, от 35 до 45 МПа.
Изобретение относится к шихте из минеральных жаростойких материалов и может быть использовано для футеровки агрегатов для плавки цветных металлов. Заявленная шихта содержит более 90 вес.% смеси следующих компонентов (вес.%): 3-74 по меньшей мере одного крупнозернистого оливинового сырья с содержанием форстерита по меньшей мере 70 вес.%, зёрна которого имеют размер более 0,1 мм; 25-49 по меньшей мере одной магнезии в виде тонкого порошка, у которого зёрна имеют размер ≤1 мм; 0,9-14 карбида кремния (SiC) с размером зёрен ≤1 мм; 0,1-10 по меньшей мере одной тонкодисперсной порошкообразной кремниевой кислоты с размером частиц ≤500 мкм; 0-4 антиоксиданта для огнеупорных продуктов; 0-4 жаростойкой гранулированного сырья с размером частиц более 0,1 мм; 0-2 по меньшей мере одной известной присадки; 0-4 добавки жаростойких материалов; 0-10 по меньшей мере одного известного вяжущего для огнеупорных продуктов, в сухой форме или в отдельно упакованной жидкой форме. Гранулированный заполнитель или добавка выбраны из группы: магнезитохромит, шпинель, Cr2O3, ZrO2, Si3N4, циркон. В качестве выяжущего может быть выбран лигносульфонат, сульфат магния, этилсиликат или вяжущее из группы пека и/или дёгтя и синтетических смол. Технический результат изобретения – получение огнеупоров, не смачиваемых расплавами цветных металлов с улучшенным сопротивлением проникновению фаялитовых шлаков и улучшенной стойкостью к коррозии сульфатами. 6 н. и 35 з.п. ф-лы.
1. Шихта из минеральных жаростойких материалов для футеровки агрегатов для плавки цветных металлов, содержащая более 90 вес.% смеси следующих компонентов:
- 3-74 вес.% по меньшей мере одного крупнозернистого оливинового сырья с содержанием форстерита по меньшей мере 70 вес.%, у которого зерна имеют размер больше 0,1 мм,
- 25-49 вес.% по меньшей мере одной магнезии в виде тонкого порошка, у которого частицы имеют размер ≤ 1 мм,
- 0,9-14 вес.% по меньшей мере одного карбида кремния (SiC) в виде тонкого порошка, у которого зерна имеют размер ≤ 1 мм,
- 0,1-10 вес.% по меньшей мере одной тонкодисперсной сухой порошкообразной кремниевой кислоты,
- 0-4 вес.% по меньшей мере одного антиоксиданта для применения в огнеупорных продуктах,
- 0-4 вес.% по меньшей мере одного дополнительного жаростойкого гранулированного сырья,
- 0-2 вес.% по меньшей мере одной присадки для получения огнеупорных продуктов из шихты,
- 0-4 вес.% по меньшей мере одной добавки из жаростойких материалов в виде тонкого порошка, и
- 0-10 вес.%, в расчете на массу сухих компонентов шихты, по меньшей мере одного вяжущего для огнеупорных продуктов, в сухой форме или в отдельно упакованной жидкой форме,
отличающаяся тем, что
шихта содержит по меньшей мере одно содержащее воду вяжущее и/или воду или шихта содержит по меньшей мере одно вяжущее из группы пека и/или дегтя и синтетических смол, и
шихта не содержит силиказоля.
2. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что данная шихта содержит более 95 вес.% смеси компонентов.
3. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что данная шихта содержит более 90 вес.% от массы сухих компонентов оливинового сырья, магнезии в виде тонкого порошка, карбида кремния в виде тонкого порошка и тонкодисперсной сухой порошкообразной кремниевой кислоты.
4. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что кремниевая кислота имеет размер частиц ≤ 500 мкм.
5. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительное жаростойкое гранулированное сырье имеет размер частиц более 0,1 мм.
6. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что содержащее воду вяжущее выбрано из группы, включающей лигнинсульфонат, сульфат магния и этилсиликат.
7. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что данная шихта содержит 1-10 вес.%, в расчете на массу сухих компонентов шихты, по меньшей мере одного содержащего воду вяжущего.
8. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что данная шихта содержит 2-5 вес.%, в расчете на массу сухих компонентов шихты, по меньшей мере одного вяжущего из группы пека и/или дегтя и синтетических смол.
9. Шихта по п. 1, содержащая свыше 90 вес.% одной из следующих смесей:
- 21-63,7 вес.% по меньшей мере одного указанного оливинового сырья,
- 30-43 вес.% по меньшей мере одной магнезии,
- 5-14 вес.% по меньшей мере одного карбида кремния,
- 0,5-5 вес.% по меньшей мере одной кремниевой кислоты,
- 0,5-2,5 вес.% по меньшей мере одного антиоксиданта,
- 0,1-3,5 вес.% по меньшей мере одного дополнительного жаростойкого сырьевого гранулята,
- 0,1-1,5 вес.% по меньшей мере одной присадки,
- 0,1-3,5 вес.% по меньшей мере одной добавки,
- 0-5 вес.%, в расчете на массу сухих компонентов шихты, по меньшей мере одного вяжущего.
10. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что оливиновое сырье является природным оливиновым сырьем и/или полученным искусственно форстеритовым материалом с диапазонами крупности частиц оливинового сырья от 0,1 до 6 мм.
11. Шихта по п. 10, отличающаяся тем, что оливиновое сырье имеет диапазоны крупности частиц оливинового сырья от 1 до 6 мм.
12. Шихта по п. 10 или 11, отличающаяся тем, что оливиновое сырье имеет гауссово распределение частиц по размерам.
13. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что содержание MgO в порошке магнезии составляет более 90 вес.%.
14. Шихта по п. 13, отличающаяся тем, что гранулометрический состав порошка магнезии соответствует распределению Гаусса.
15. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что порошок карбида кремния имеет чистоту более 90 вес.%.
16. Шихта по п. 15, отличающаяся тем, что порошок карбида кремния имеет гауссово распределение частиц по размерам.
17. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что кремниевая кислота представляет собой по меньшей мере одну кварцевую муку с размером зерна менее 500 мкм, и/или по меньшей мере одну пирогенную кремниевую кислоту, и/или по меньшей мере одну осажденную кремниевую кислоту, и/или по меньшей мере один микрокремнезем.
18. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна присадка представляет собой разжижитель.
19. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один гранулированный заполнитель и/или добавка выбраны из следующей группы: магнезиохромит, магнезиальная шпинель, шпинели, оксид хрома, оксид циркония, нитрид кремния, циркон.
20. Применение шихты по любому из предыдущих пунктов для футеровки агрегатов для плавки цветных металлов.
21. Применение по п. 20, отличающееся тем, что шихту используют для футеровки медеплавильных конвертеров.
22. Применение по п. 20, отличающееся тем, что шихту используют для футеровки «на месте» в виде пластичной массы.
23. Способ получения огнеупорного продукта с применением шихты по одному из пп. 1-5, 9-19, отличающийся тем, что:
сухие компоненты шихты замешивают с водой до получения жидкой водной массы, массу вводят в форму и формуют с получением формованного изделия и затем массу формованного изделия оставляют застывать и формованное изделие сушат.
24. Способ получения огнеупорного продукта с применением шихты по п. 1, отличающийся тем, что:
сухие компоненты шихты смешивают с по меньшей мере одним содержащим воду вяжущим для огнеупорных продуктов, до образования пластичной массы, массу вводят в форму и формуют с получением формованного изделия и затем массу формованного изделия оставляют застывать и формованное изделие сушат.
25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что сухие компоненты шихты смешивают с 1-10 вес.%, в расчете на массу сухих компонентов шихты, по меньшей мере одного содержащего воду вяжущего.
26. Способ получения огнеупорного продукта с применением шихты по п. 1, отличающийся тем, что:
сухие компоненты шихты смешивают с водой и с по меньшей мере одним содержащим воду вяжущим для огнеупорных продуктов до образования пластичной массы, массу вводят в форму и формуют с получением формованного изделия и затем массу формованного изделия оставляют застывать и формованное изделие сушат.
27. Способ получения огнеупорного продукта с применением шихты по п. 1, отличающийся тем, что:
сухие компоненты шихты смешивают с по меньшей мере одним вяжущим из группы пека и/или дегтя и синтетических смол, до образования пластичной массы, массу вводят в форму и формуют с получением формованного изделия и затем массу формованного изделия оставляют застывать и формованное изделие сушат.
28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что сухие компоненты шихты смешивают с 2-5 вес.%, в расчете на массу сухих компонентов шихты, по меньшей мере одного вяжущего из группы пека и/или дегтя и синтетических смол.
29. Способ по одному из пп. 23-28, отличающийся тем, что формованное изделие сушат до максимальной остаточной влажности от 0,1 до 4,5 вес.%.
30. Способ по одному из пп. 23-28, отличающийся тем, что отверждение и сушка прессованных продуктов проводятся при температурах от 50 до 200°C.
31. Способ по п. 30, отличающийся тем, что отверждение и сушка прессованных продуктов проводятся при температурах от 100 до 150°C.
32. Способ по одному из пп. 23-28, отличающийся тем, что для монолитных сборных строительных элементов и литейных масс отверждение проводят при температурах от 15 до 35°C, а сушку - при температурах от 50 до 200°C.
33. Способ по п. 32, отличающийся тем, что сушку проводят при температурах от 100 до 150°C.
34. Способ по одному из пп. 23-28, отличающийся тем, что пластичную массу прессуют с получением фасонных кирпичей и фасонные кирпичи оставляют отверждаться и сушат.
35. Способ по п. 34, отличающийся тем, что фасонные кирпичи обжигают в печи для обжига керамики в условиях обжига керамики.
36. Способ по п. 35, отличающийся тем, что фасонные кирпичи обжигают при температурах от 1000 до 1300°C в окислительной атмосфере или в восстановительной атмосфере.
37. Способ по п. 36, отличающийся тем, что фасонные кирпичи обжигают при температурах от 1150 до 1250°C.
38. Способ по п. 36, отличающийся тем, что фасонные кирпичи обжигают при продолжительности обжига от 4 до 8 ч.
39. Способ по п. 38, отличающийся тем, что фасонные кирпичи обжигают при продолжительности обжига от 5 до 8 ч.
40. Способ по п. 34, отличающийся тем, что получают кирпич, имеющий плотность в необожженном состоянии от 2,65 до 2,80 кг/м3 и прочность на сжатие от 25 до 50 МПа.
41. Способ по п. 40, отличающийся тем, что получают кирпич, имеющий прочность на сжатие от 35 до 45 МПа.
| DE 202012012495 U, 25.04.2013 | |||
| US 4497901 A, 05.02.1985 | |||
| ГРУБОКЕРАМИЧЕСКИЙ ОГНЕУПОР И ОГНЕУПОРНОЕ ИЗДЕЛИЕ ИЗ НЕГО | 2007 |
|
RU2412132C2 |
| CN 101328070 A, 24.12.2008. | |||
