Способ производства кварцевых огнеупоров Советский патент 1979 года по МПК C04B35/14 

контактах частиц, т. е. как бы идет процесс холодного спекания контактов, обусловливающий резкое (в десятки раз) нарастание прочности материала. Все факторы, определяющие растворимость SiO2 (рН, температура, дисперсность, время), аналогичным образом влияют на кинетику упрочнения и конечную прочность материала.

Осуществление предлагаемого способа возможно при условии, что пористость исходного полуфабриката не превышает 20 25%, а прочность при сжатии не ниже 20-30 кгс/см. Указанные требования, обусловленные склонностью полуфабриката с повышенной пористостью к размоканию в процессе его пропитки раствором н;елочи, выполнимы в случае примепения для литья стабилизированных суспензий с плотностью не ниже 1,75 , содержанием частиц до 5 мкм не менее 20%, рН в пределах 4- -7.

Учитывая, что из раствора жидкого стекла, находяп1.егоея в порах материала, в процессе сущки выделяется твердая фаза, состоящая из 75% высокоактивного кремнезема и 25% Na2O (при модуле 3), пористость высушенного после щелочной обработки полуфабриката несколько уменьшается по сравиению с исходной. Так, при плотности раствора жидкого стекла 1,03 г/см и пористости ползфаб.риката 13% конеч-ная пористость упрочненного материала составила 12,6%.

В случае же большей (например 20%) пористости материала и двух-, трехкратного (с промежуточной сущкой) насыщения пористость может понизиться на 2-4%.

Учитывая, что многие ква.рцевые огнеупоры, например сталеразливочные стаканы, имеют однократный цикл службы (нагрев - эксплуатация до износа - охлаждение), вводимые с жидким стеклом в состав огнеупора щелочи (в количестве до 0,05-0,3%) играют положительную роль. Последняя заключается в ускорении спекания и кристаллизации материала при температурах службы. Образующийся высокотемпературный крнстобалит, а более плотная структура обусловливают новыщецную устойчивость огнеупора к расплавам.

Пример. В качестве исходного матернала для получения кварцевого огнеупора по предлагаемому способу используют отходы прозрачного кварцевого стекла с содержанием 99,9 SiOg. Мокрый помол суспензии осуществляют в шаровой мельнице с кварцевыми футеровкой и мелющими телами при влажности 16%, значении рН 4,8-6,0, тe пepaтype 50-70° С на протяжении 20 ч до следующего зорнового состава; до 5 мкм - 25%, 5-20 мкм - 33% 20-50 мкм - 24%; 50-200 мкм - 18%. Полученную суспензию отделяют от мелющих тел и подвергают механическому перемешиванию в мельнице на протяжении до 100 (, при этом ее вязкость уменьшается в

5-6 раз. Из суспензии, полученной по описанному способу, в гипсовых формах отливают образцы с размерами 10X10x70 льн, 40х40х160 ж и кубы с ребрами 40 и 70 мм,

подвергают их естественной или искусственной сущке до остаточной влажности 1%. Пористость отливок, в зависимости от технологических параметров суспензии и условий литья, находится в пределах 11 -15%, прочность при изгибе 20-30 кгс/см.

Щелочные растворы с рН в пределах 8,0-11,6 готовят применяя в качестве регуляторов рН растворимое (жидкое) стекло, кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11,

NH4OH и др.

Прочность образцов при изгибе после выдержки в растворе жидкого стекла с плотностью 1,005 г/слз (рН 10,8) при 22° С и времени выдержки 20 ч составляет 90-

200 кгс/см, 96 ч - 250-400 кгс/сдг, показатели прочности при сжатии составляют 900-2000 кгс/см. В случае кипячения значение прочности при изгибе, равное 200 кгс/см, достигается через 1,5 ч, а

400 кгс/см - через 15 ч.

Пример 2. Способ получения кварцевых огнеупоров опробывают применительно к Получению крупногабаритных (высота 700 мм, вес. 17 кг) сталеразливочных стаканов. В качестве исходного сырья применяют непрозрачное кварцевое стекло. Исходные суспензии обладают плотностью 1,76- 1,85 г/см, рН 4,5-5,6, содержанием частиц до 5 мкм - 25-40%; 63 мкм - 0,5-5,0%.

Литье стаканов производят в гипсовые формы, извлекают поеле 16 ч набора, сушку оеушествляют до влажности 0,5%.

Насыщение высушенных стаканов в растворе жидкого стекла с плотностью

1,03 г/см осуществляют при температуре 80° С как однократным способом (стаканы на основе суспензий с плотностью 1,80 г/см) так и ступенчатым. Согласно последнему стаканы подвергают кратковременному

(15 мин) насыщению в растворе жидкого стекла, сушке, второму насыщению (45 мин), сущке, третьему насыщению (1,5 ч), сущке и четвертому насыщению (25 ч), сущке.

Полученные изделия по эксплуатационным характеристикам не уступают обжиговым.

Формула изобретения

1. Способ производства кварцевых огнеупоров, включающий мокрое измельчение, стабилизацию суспензии, формование шликерным литьем, сушку, отличающийся

тем, что, с целью исключения процесса спекания при сохранении качества огнеупоров, после сущки заготовки с пористостью 11 - 25% подвергают выдержке в водном растворе жидкого стекла с плотностью 1,005-

1,06 г/см при рН 8,0-11,6, температуре 5 10-100° С в течение 1,5-300 ч с последующей сушкор. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью изготовления крупногаба-5 ритных изделий, заготовки подвергают ступенчатой обработке в водном растворе жидкого стекла с выдержкой в течение 10- 6 20 мин, 0,5-1 ч, 1-3 ч, 10-50 ч с сушкой после каждой выдержки. Источник информации, принятый во БНИмание при экспертизе: 1. Пивинский Ю. Е. и Ромашин А. Г. Кварцевая керамика. ДА., «Металлургия, 1974, с. 24-28.