Суспензия для получения огнеупорных изделий Советский патент 1982 года по МПК C04B35/10 C04B33/28 

(54) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ

12

Изобретение относится к произвол,ству огнеупорных и керамических материалов, в частности, получаемых с использованием высокоглиноземистых 90%) водных суспензий.

Известно применение водных суспензий глинозема для шликерного литья керагадческих или огнеупорных изделий 1}

Во всех случаях измельчение исходного материала при этом осуществляют металлическими шарами в металлических мельницах до высокой удельной поверхности 10000-20000 . Это связано с необходимостью отмывки материала от намола (расход НС1 до 0,5-2,7 л/кг материала). Кроме того, отливки, полученные на основе такого материала, обладают низкой механической прочностью - прочность их при изгибе не превышает 1-3 кг/см

Вследствие зтого нэ суспензиях высокоглиноземистого состава вяжущие свойства не обнаруживают, что не позволяет использовать их в качестве вяжущих систем, например, при Формовании литых огнеупоров зернистого строения или керамобетонов.

Наиболее близкой к изобретению является суспензия для получения ИЗДЕЛИЙ

огнеупорных изделий, включающая 9В98,5 мас.% А12.0з и 1,5-2 мас.% добавок сахарозы или мочевиноформаль- дегидной смолы. .Исходный глинозем подвергаиот сухому измельчению до удельной поверхности 13800 , отмывают соляной кислотой, готовят литейный шликер с рН 2-3 и влажностью 20-40%, на основе которого полу10чают отливки 23.

Однако вводимые добавки, как правило, увеличивгиот вязкость шликеров и понижают плотность отливки и мате15риала (вследствие выгорания при спекании) , так отливки имеют прочность при изгибе 9-20 кг/см . К недостаткам известной суспензии относится также высокая усадка в сушке.

20

Целью изобретения является повышение прочности отливок при одновременном уменьшении усадки в сушке.

Поставленная цель достигается тем, что суспензия для получения 25 огнеупорных изделий, включающая высокоглиноземистый материал и раствор соляной кислоты, содержит высокоглиноземистый материал с удельной поверхностью 2500-6000 cMVr и

30 0,3-2 н.раствор соляной кислоты при следукицем соотношении компонентов , мае.% S Высокоглиноземистый материал .с удельной поверхностью 25006000 cnVr 75-85 0,3-2 н. раствор соляной кислоты 15-25 На основе суспензии предлагаемого состава методом суспендирования получают шликера, из которых метрдом литья в пористые формы получают отливки, отличапг1иеся значениями прочности при изгибе после сушки до 50-150 кг/см в зависимости от состава. Такие суспензии в качестве вяжущих систем могут применяться при получении зернистых огнеупоров или керамобетонов. Значительные вяжущие свойства предложенных составов обусловлены образованием в системе оксихлоридов алк1миния. Содержание и других состав ляющих компонентов твердой фазы обусловлено требованиями к конечному материалу. Предлагаемые составы суспензий допускают наличие значительного количества различных окислов, вводилых для модифицирования свойств или понижения температуры спекания материала (например, TiO. SiO,j, В2., и др.). Добавки же SrO, значительно усиливающие вяжущие свойства исходных суспензий, благоприятно в дальнейшем сказываются на свойствах материала, увеличивая, как правило, его термостойкость и понижая теглтературу спекания (особенно в сочетании с TiO) . При использовании высокоглиноземистого материала с удельной поверх ностью, мерее 2500 реакции взаимодействия между НС 1 и , протекает медленно, мало образуетс оксихлоридов, в результате чего вяжущие свойства таких суспензий выражены слабо, а механическая про ность полуфабриката низкая. При использовании материала с удельной поверхностью более 6000 cMVr треб ется больше раствора ИС1 для обесп чения той же литейной способности полученной суспензии, в результате уменьшается коэффициент упаковки полуфабрикатов, что приводит к рез кому разупрочнению полуфабриката. Исключение намола железа является необходимым условием обеспечения вяжупих свойств суспензий потому, что , оседая на поверхности .частиц окиси алюминия, тем самым предотвращает реакцию взаимодейств НС1, подавляет образование окси:шоридов и резко ухудшает вяжу щие свойства суспензий. При использовании кислоты с концентрацией менее 0,3 н. реакция образования оксихлоридов протекает медленно, что отрицательно сказывается на вяжущих- свойствах суспензий и прочности полуфабриката. При использовании раствора кислоты с концентрацией более 2 н. наблюдается быстрое образование оксихлоридов алюминия, не обладаюишх вяжущими свойствами, что также отрицательно сказывается на прочности полуфабриката. При содержании раствора кислоты менее 15% реакция взаимодействия НС1 и протекает не до конца, в результате чего образуется недостаточно оксихлоридов и вяжущие свойства полученных суспензий выражены слабо. При увеличении содержания раствора кислоты более 25% наблюдается обратное явление, быстрое протекание реакции с образованием хлоридов, уменьшение вяжущих свойств суспензий, уменьшение упаковки полуфабриката и как следствие - уменьшение его прочности. Способ получения изделий из суспензий предлагаемого состава заключается в следующем: исходный материал - обожженный глинозем или корундовый спек подвергают сухому измельчению в мельнице с неметаллической футеровкой (например, корундовой) и керамическими шарами до удельной поверхности 2500-6000 CMVr. Порошок указанного состава в дальнейшем смешивают с 0,3-2,0 н. раствором кислоты, подвергают механическому перемешиванию не менее 1ч. Полученную суспензию в дальнейшем применяют для литья или в обычном состоянии или в смеси со средним (до 0,5-2 мм) или крупньгм (до 5-10 мм) заполнителем. Формование можно осуществлять в зависимости от консистенции формоночной системы в пористых или беспористых формах. Пределы содержания жидкого и твердого в составе суспензии ограничены требованиями формуемости системы, определяемой в свою очередь химическим составом, дисперностью твердой фазы. В общем же влажность литейных систем при эхом ниже обычно применяемой и, как правило, не превышает 20%. Пример 1.В качестве исходного материала применяют спек, полученный обжигом при 1350 с и содер хащий, %: AL2. SrO З; 110,2,5; SiO,j 3, B, 1,5. Сухой помол спека осуществляют в мельнице с керамической футеровкой до удельной поверхности 2500 CMVr. Состав на основе 82% порошка и 18% 2,0 н. соляной кислоты подвергают механическому перемешиванию на протяжении 2 ч. Из полученной суспензии в гипсовых формах отливают образцы с размерами 10 iTO- 70 мм. После сушки при 140С показатели предела прочности при изгибе составляют 80-120 кг/см , После термообработки при 600°С потери при прокаливании образцов (за счет разложения оксихлоридов) составляют 1,5-1,8%, но значения прочности практически не изменяются 78-118 кг/см2. Усадка отливок при сушке 0,2-0,3%.

П р и м е -р 2. В качестве исходного материала применяют спек, полученный обжигом при и содержащий, %: 93/ SrO З; ,65 В2.О 1,S. Порошок, полученный помолом в керамической мельнице до удельной поверхности 5000 cMVr, в количестве 75% и 1,5 н. раствор НС1 в количестве 25% смешивают на протях ении 2 ч. Отливки на основе полученной суспензии обладают прочностью при из.гибе 70 кг/см после комнатной сушки, 81 кг/см2.- при 120С и 76 кг/см - после термообработки при , Усадка отливок при сушке 0,5-0,6%,

Пример 3. В качестве исходного материала применяют глинозем марки ГК (99% ), подвергнутый термообработке при 1500 С и последующему помолу до удельной поверхности 6000 . На основе 80% порошка и 20% 0,3 н. liCl получают суспензии, отливки из которых после сушки при обладают прочностью при изгибе 40-60 кг/см Усадка отливок при сушке 0,6%.

Пример 4.В качестве исиодного мате:риала применяют спек как в примере 1, помолотый до удельной поверхности 5700 . Дополнительно через раствор вводят 3% SrO до общего его содержания 6%. При содержании 15% 1,7-(н. ЫС1 и 35% порсшка с содержанием 90% } получают суспензии, отливки из которых после сушки при 120°С облетают прочностью при изгибе 140-160 кг/см. Усадка отливок 0,2-0,3%.

Во всех рассмотренных случаях пористость полуфабриката, полученного из суспензий, находится в пределах 28-36%. На основе указанных суспензий, как вяжущих систем, получены образцы огнеупоров зернистого строения повышенной прочности (заполнитель на основе электрокорунда или муллита).

В таблице приведены савнительные свойства полуфабрикатов из суспензий известного и предлагаемого составов.

Из данных таблицы видно, что механическая прочность полуфабриката, изготовленного из суспензии предлагаемого состава, в 2-9 раз выие при значительно меньшей усадке при сушке.

Использование суспензии предложенного состава позволяет создать новые и более эффективные типы корундовых и высокоглиноземистых огнеупорных материалов, например керамобетонов. Последние могут применяться в футеровках высокотемпературных тепловых агрегатов, где в настоящее время используются штучные огнеупоры или набивные массы.

Механическая прочность при статическом изгибе после сушки при теютературе , кг/см

Усадка отливок при

2-3 сушке, %

Формула изобретения

Суспензий для получения огнеупорных изделий, включакядая высокоглиноземистый материал и. раствор соляной кислоты, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности отливок при одновременномуменьшении усадки в сушке, содержит высокоглиноземистый материал с удельной поверхностью 2500-6000 и

140-160

40-60

81

80-120

0,2-0,3

0,4-0,6

0,5-0,6

0,2-0,3

0,3-2 н. раствор соляной кислоты при следующем соотношении компонентов , мае.%:- йлсокоглиноземистый материал с удельной поверхностью

2500-6000 см /г 75-85 0,3-2 н. раствор соляной кислоты15-25 7 Источники информации, принятые во внимание при ёкспертизе 1. Добровольский А.Г. Шликерное литье. М., Металлургия, 1977, с,-144-156. 975666 . 8 2.,КукоЛвв Г.В., Кораулов А.Г. о свойствах водных суспензий технического глинозема и рациональных условий ишикерного литья. - Огнеупоры, Металлургия, 1963, 4, с. 168-174 (прототип).