Мертель для склеивания огнеупорных изделий Советский патент 1992 года по МПК C04B35/10 

Изобретение относится к промышленности огнеупорных материалов и может быть использовчно в цементной промышленности, например, при проведении фу- теровочных работ во вращающихся клинкерообжигательных печах.

Известен мертель для склеивания огнеупорных изделий, включающий высокоглиноземистый наполнитель, связку из кремнезоля или жидкого стекла и пластификатор - высокоглиноземистый цемент.

Недостатками данного мертеля являются неудовлетворительное сцепление с футеровкой, применение дорогих и дефицитных составляющих компонентов, возможность эффективной его работы только в зонах печи, отфутерованных высокоглиноземистым огнеупором, а в других зонах печи - недостаточная механическая прочность шва,

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является мертель, включающий корундовый наполнитель и комплексную связку, состоящую из полифосфата натрия и сульфитно- спиртовой барды.

Однако, этот мертель не обеспечивает достаточной механической прочности шва, хотя для изготовления его используется дорогой корундовый наполнитель.

Целью изобретения является повышение механической прочности шва и прочности его сцепления с футеровкой в диапазоне температур 1000-1500°С и снижение его стоимости.

Указанная цель достигается тем. что мертель д/,я склеивания огнеупорных изделий, включающий глиноземсодержа.дий наполнитель и связку - технические лигно- сульфонаты, содержит в качестве глинозем

С/)

с

VI

VI

U

00

чг го

содержащего наполнителя отработанный ялюмохромоеый катализатор производства синтетического каучука, а связка - дополнительно содержит пылеунос цементных мельниц в соотношении с техническими лигносульфонатами от 62:1 до 83:1, а мертель дополнительно содержит кремнезем- содержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномэгнети- товых руд, при следующем, соотношении компонентов, мас.%:

Отработанный алюмохро- мовый катализатор производства синтетического каучука65-80

Указанная связка5-15

Кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд15-20

Дополнительно содержащийся в связке мертеля пылеунос цементных мельниц представляет собой некондиционную цементную пыль, осажденную из аспирацион- ного воздуха цементных мельниц в любых пылеочистных сооружениях, установленных за мельницами: циклонах, мультициклонах, электрофильтрах, рукавных фильтрах и пр.

Химический состав такой некондиционной пыли (на сухую массу вещества) находится в пределах, мас.%:

СэО33-58

Si0210-15

А120з4-6

Ре20з2,8-3,7

МдО0,6-1,2

К203,5-10,8

Na200,9-9,0

ТЮ20,5-1,0

ПППОстальное.

Отмечаем также, что водный раствор технических лигносульфонатов, используемый для затворения мертеля предложенного компонентного состава, характеризуется количеством в нем технических лигносульфонатов, равным 0,15-0,25% (считая при этом на сухое вещество). Исходя из нормы на 100 кг сухого мертеля, необходимо 43-53 л воды, При этом водный раствор технических лигносульфонатов используется как гидрофильная добавка для обеспечения пластичности мертеля.

Предложенная совокупность отличительных признаков соответствует критерию новизны, т.к. ни в патентной, ни в технической литературе указанные отличительные признаки не описаны.

Эти же отличительные признаки соответствуют и критерию существенные отличия, поскольку применение в составе мертеля кремнеземсодержэщих хвостов мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд, а в качестве связ- ки - композиции пылеуноса цементных мельниц в соотношении с техническими лиг- носульфонэтами от 62:1 до 83:1 обеспечивает наряду с положительным решением экологической проблемы при использова- 0 ним отходов горно-рудного и цементного производства (более дешевых по сравнению с прототипом) также и существенное удешевление мертеля и клинкера в целом, а присутствие в кремназемсодержащих хво- 5 стах мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд и в глиноземсодержащем наполнителе небольшого количества цветных и редких металлов: V20s, BaO, Zr02, Сг20з и др., а также 0 весь комплекс предлагаемых связки и наполнителя способствуют созданию мелкокристаллической структуры шва сложного химико-минералогического состава, обеспечивающих его особую плотность и моно- 5 литность, повышение контакта - сцепления с футеровкой и механической прочности шва и при повышенных и при высоких температурах, улучшающих его пластичность и позволяющих использовать предлагаемый 0 мертель в диапазоне температур по зонам вращающихся клинкерообжигательных печей, что значительно удешевляет футеровоч- ные работы.

Указанные эффекты в прототипе насто- 5 ящего изобретения не достигаются.

Кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд имеют следующий химический состав, мас,%: 0 5Ю242,6-62,0

А 20з8-12

Ре20з4-4,5

FeO2,4-2,9

СаО12-20

5МдО10-12

ТЮ20,8-1,0

Мп020,2-0,3

Р2050,1-0,2

V20s0,1-0,7

0Сг20з0,1-1,8

ВаО0,1-0,5

Zr020,1-1,5

Наряду с названными хвостами от переработки титаномагнетитовых руд и связкой 5 для составления предлагаемого мертеля в качестве глиноземсодержащего наполнителя применяется отработанный алюмохро- мовый катализатор - пыль, осажденная в последних полях электрофильтров яплаю- щаяся отходом при производство синтетического каучука, и имеющая следующий химический состав, мас.%:

А1зОз74-77,4

Сг20з13-14,5

Si029-10

Ре20з0,3-0,6

МдО0,2-0,5

R200,1-0,4.

Предложенный состав мертеля апробирован в лабораторных условиях. Компонен- тный состав исследованных образцов мертеля представлен в табл. 1.

П о и м е р. В соответствии с расчетным компонентным составом (см. табл. 1) отвешивается соответствующее количество каж- дого сухого исходного для приготовления предлагаемого мертеля компонента: кремнеземсодержащих хвостов мокрой магнитной сепарации от переработки тита- номагнетитовых руд, отработанного алю- мохромового катализатора производства синтетического каучука и пылеуноса цементных мельниц.

Их сухую смесь затворяют соответствующим водным раствором технических лиг- носульфонатов, отливают кубики 20x20x20 мм, которые выдерживают в форме на воздухе 24 часа, сушат в течение 2-3 ч при температуре 50°С в сушильном шкафу, освобождают от форм и обжигают в лабора- торной электродуговой печи в течение 1,5 ч при температурах: 1000, 1300 и 1500°С, после чего проводят стандартные испытания кубиков, обожженных при каждой температуре, на механическую прочность на ежа- тие.

Для определения прочности сцепления приготовленных соответствующих сырьевых смесей, затворенных раствором технических лигносульфонатов, - мертелей с футеровкой, состоящей из основных огнеупорных кубиков, эти кубики склеивают швом мертеля толщиной 2 мм, выдерживают на воздухе 2 ч, сушат 3 ч при 50°С, обжигают при температурах: 1000, 1300и1500°С в течение 1,5 ч, после чего проводят стандартные испытания на изгиб, т.е. определяют прочность сцепления мертеля с футеровкой.

Результаты лабораторных исследова- ний образцов мертеля, приведенных в табл. 1, в сопоставлении с прототипом (а.с. Nh 410000) по определению прочности сцепления их с футеропкой при температурах: 1000, 1300 и 1500°С и механической прочно- сти на сжатие представлены в табл. 2,

Анализ результатов исследований, представленных в табл. 2, свидетельствует о том, что предлагаемый мертель - достаточно огнеупорный раствор, хорошо заполняющий неровности на футоров чных кмр пичах. Он располагается нл Футеровке юн- ким швом, медленно отдает гмнрупору влагу; после обжига образует мдлопори- стый, плотный, монолитный, прочный шов. хорошо сваривающийся с Футеровкой во всем исследованном диапазоне температур: 1000-1500°С. Объемные изменения кирпича компенсирующей усадкой раствора и при обжиге, во всем этом диапазоне температур, различаются очень незначительно.

Дополнительно вводимые в состав шихты мертеля кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд способствуют формированию в шве мертеля достаточно вязкой, стекловидной фазы, прочно цементирующей структуру материала и повышающей его механическую прочность.

Содержащийся в этих хвостах кремнезем (SI02 до 42-62%) образует высокоогнеупорную фазу - твердый раствор в нем Сг20з, содержащегося и в хвостах и в предлагаемом наполнителе, способствующий увеличению структурной вязкости и огнеупорности материала в целом.

Наличествующая в хвостах СаО (до 12- 20%)(до 8-12%)сА12Оз(до 74-77,4% - в глиноземсодержащем наполнителе) способствуют образованию в рабочем растворе мертеля прочной и стабильной фазы гекса- алюмината кальция - СаОх6А 20з. повышающей дисперсионное упрочнение материала и его устойчивость к механическим нагрузкам, в особенности при высоких температурах.

Присутствующая в кремнеземсодержащих хвостах мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд высокоактивная окись магния (до 10-12%) образует с отработанным алюмохромовым катализатором производства синтетического каучука магнезиально-глиноземную шпинель (МдО А120з) и магнезиохромит (МдО Сг20з) в виде удлиненных кристаллов игольчатой или призматической формы, прочно армирующих структуру материала и повышающих его устойчивость к механическим нагрузкам, в особенности при эксплуатации в условиях высоких температур.

Высокие температуры плавления Zr02, TI02, /205 повышаюттемпературную стойкость мертеля, а его способность спекаться с огнеупорными изделиями (шамотными, хромомагнезитовыми и др. алюмосиликатами) приводит к получению монолитного шва мертеля с Футеровкой в результате образования пластичного высокоогнеупорного цемента сложного состава, а также - легированию сгеклофазы окисями V, Ti, Zr, что повышает термическую стойкость мертеля и резко повышает его износоустойчивость.

Предлагаемый мертель можно рекомендовать для проведения эффективных футе- ровочных работ во вращающихся клинкерообжигательных печах цементного производства.

Использование предлагаемого изобретения на Мертель в цементной промышленности позволяет снизить расходы на исходные сырьевые материалы для раствора, а также - в целом на футеровочные работы и на себестоимость клинкера, увеличить продолжительность кампании футеровки и использовать разработанный мертель в широком диапазоне температур во вращающейся печи, при положительном решении экологической проблемы за счет использования для его приготовления вторичного сырья - отходов др. отраслей промышленности, что может составить экономический эффект на сумму свыше 50 тыс. рублей в год при проведении футе- ровочных работ на одном только печном агрегате размером 5х185 м(см. расчет-приложение).

0

5

0

5

0

Формула изобретения Мертель для склеивания огнеупорных изделий, включающий глиноземсодержа- щий наполнитель и связку-технические лиг- носульфонаты, отличающийся тем. что. с целью повышения механической прочности шва и прочности сцепления его с футеровкой в диапазоне температур 1000-1500°С и снижения стоимости мертеля, он в качестве глиноземсодержащего на- полнителя содержит отработанный алюмохромовый катализатор производства синтетического каучука, связка дополнительно содержит пылеунос цементных мель- ниц в соотношении с техническими лигносульфонатами от 62:1 до 83:1, а мертель дополнительно содержит кремнезем- содержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнети- товых руд, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный алюмохромовый катализатор производства синтетического каучука 65-80; указанная связка5-15;

кремнеземсодержащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд15-20.

Мертель для склеивания огнеупорных изделий. Используется в промышленности огнеупорных материалов. Сущность: мертель для склеивания огнеупорных изделий содержит, мас.%: отработанный алюмохро- мовый катализатор производства синтетического каучука 65-80, связка из технических лигносульфонатов и пылеуноса цементных мельниц в соотношении V62 до 1:83, количество связки 5-15, кремнеземсо- держащие хвосты мокрой магнитной сепарации от переработки титаномагнетитовых руд 15-20. Мертель готовят затворением водным раствором технических лигносульфонатов смеси сухих компонентов. Механическая прочность шва кгс/см2 89,5, прочность сцепления мертеля с футеровкой кгс/см 61,5. 2 табл.

Компонентный состав исследованных образцов мертеля

Таблица 1

Результаты лабораторных исследований работы мертеля при различных температурах

I я б л и ц л