RU2036882C1

RU2036882C1 - Method for manufacture of light-weight refractory products

Info

Publication number: RU2036882C1
Application number: RU93012883A
Authority: RU
Inventors: А.А. Дабижа; Е.В. Рожков; В.А. Черемисинов; С.Ф. Шмотьев; Т.А. Дабижа
Original assignee: Дабижа Александр Аксентьевич
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: manufacture of refractories. SUBSTANCE: use is made of slag wastes of aluminium production of the following composition, mas.%: aluminium oxide 15-25; magnesium oxide 1-10; silicon dioxide 1-10; alumomagnesia spinel 2-10; aluminum 1-10; sodium chloride 30-45; potassium chloride 20-50. After molding the products are fired temperature of 1400-1550 C. Heating rate up to maximum temperature is 100-300 C/h, and cooling rate is not in excess of 300 C/h. Method provides for manufacture of refractory with opened porosity of 57-63% and compression strength of 7.3-11.2 MPa. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления легковесных огнеупорных изделий на основе оксида алюминия, применяемых в качестве высокоогнеупорной теплоизоляции высокотемпературных агрегатов, работающих при температуре до 1700^оС.The invention relates to the refractory industry and can be used for the manufacture of lightweight refractory products based on aluminum oxide, used as highly refractory thermal insulation of high-temperature units operating at temperatures up to 1700 ^about C.

Известен способ получения легковесных огнеупорных изделий в результате подбора узкофракционного состава наполнителя, который связывается высокодисперсным компонентом того же химического состава. При использовании плотных зерен наполнителя пористость огнеупора не превышает 30-32% а при замене их на пористые зерна, например, бой пенокерамики, пористость может быть повышена до уровня порядка 45% что недостаточно для получения эффективной теплоизоляции высокотемпературных агрегатов [1]
Наиболее близким по предлагаемому результату является способ получения легковесных огнеупорных изделий с помощью выгорающих добавок. Способ прост в исполнении и поэтому широко распространен в огеупорной промышленности. Достигаемый уровень пористости в зависимости от технологических параметров составляет 50-60% [2]
Недостатком этого метода порообразования являются с технологической точки зрения большая длительность процесса изготовления изделий, связанная с необходимостью тщательного смешения огнеупорного компонента с выгорающей добавкой и связующим, а также с медленным повышением температуры в процессе удаления выгорающей добавки. Кроме этого полученный огнеупор характеризуется рыхлым строением и, как следствие, низкой механической прочностью.A known method of obtaining lightweight refractory products as a result of the selection of the narrow-fraction composition of the filler, which is bound by a highly dispersed component of the same chemical composition. When using dense grains of filler, the refractory porosity does not exceed 30-32%, and when replacing them with porous grains, for example, foam ceramics, porosity can be increased to about 45%, which is insufficient to obtain effective thermal insulation of high-temperature aggregates [1]
Closest to the proposed result is a method for producing lightweight refractory products using burnable additives. The method is simple to implement and therefore widespread in the refractory industry. The achieved level of porosity depending on the technological parameters is 50-60% [2]
The disadvantage of this method of pore formation is, from a technological point of view, the long duration of the product manufacturing process, associated with the need for thorough mixing of the refractory component with a burnable additive and a binder, as well as with a slow temperature increase in the process of removing the burnable additive. In addition, the resulting refractory is characterized by a loose structure and, as a consequence, low mechanical strength.

Техническим решением наиболее близким к данному является способ изготовления пористой керамики из шихты, включающей оксиды алюминия, магния, кремния и порообразующий компонент 20-80 ч. углеродного порошка [3]
Однако, материалу, полученному по данному способу, присущи те же недостатки, что и в [2]
Цель изобретения снижение стоимости изделий, сокращение производственного цикла при сохранении механической прочности изделий.The technical solution closest to this is a method for the manufacture of porous ceramics from a mixture, including oxides of aluminum, magnesium, silicon and a pore-forming component of 20-80 parts of carbon powder [3]
However, the material obtained by this method has the same disadvantages as in [2]
The purpose of the invention is to reduce the cost of products, reduce the production cycle while maintaining the mechanical strength of the products.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве исходной шихты используют шлак алюминиевого производства следующего состава, мас. Оксид алюминия 15-25 Оксид магния 1-10 Диоксид кремния 1-10 Алюмомагнезиальная шпинель 2-10 Алюминий 1-10 Хлористый натрий 30-45 Хлористый калий 20-50, а обжиг осуществляют при 1400-1550^оС в течение 1-6 ч.This goal is achieved by the fact that as the initial charge using slag of aluminum production of the following composition, wt. Alumina 15-25 Magnesium oxide 1-10 Silicon dioxide 1-10 Aluminum magnesia spinel 2-10 Aluminum 1-10 Sodium chloride 30-45 Potassium chloride 20-50, and firing is carried out at 1400-1550 ^о С for 1-6 hours .

Получению высокопористой структуры огнеупора при его термообработке способствует удаление хлора из солей натрия и калия, а также образование алюмомагнезиальной шпинели, которое сопровождается увеличением объема огнеупора в интервале температур 1400-1550^оС в течение 1-6 ч. Получаемый огнеупор характеризуется хорошей связываемостью зерен и очень мелкопористой структурой (менее 100 мкм). Это связано не только с процессом образования пористой структуры при обжиге, но пластической деформацией алюминия при прессовании, что позволяет прессовать изделия в широком интервале удельных давлений без перепрессования. Такая пористая структура обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики огнеупора (высокая прочность и низкая теплопроводность).Obtaining highly porous refractory structure upon its heat treatment promotes the removal of chlorine from sodium and potassium salts as well as the formation of spinel alyumomagnezialnoy, which is accompanied by an increase in the refractory volume in the temperature range 1400-1550 ^C for 1-6 hours. The resulting refractory grains characterized by good bondability and very finely porous structure (less than 100 microns). This is due not only to the formation of the porous structure during firing, but to the plastic deformation of aluminum during pressing, which allows the product to be pressed in a wide range of specific pressures without re-pressing. Such a porous structure provides high performance refractory (high strength and low thermal conductivity).

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом снизить максимальную температуру обжига и время выдержки при ней и значительно ускорять процесс обжига (в 2-3 раза) вследствие отсутствия специально вводимой выгорающей добавки, и снизить процент брака. Кроме этого снижению стоимости изделий способствует также более низкая стоимость исходных компонентов по сравнению с изготовлением прототипа. The proposed method allows, in comparison with the prototype, to reduce the maximum firing temperature and the exposure time with it and significantly accelerate the firing process (2-3 times) due to the absence of a specially introduced burnable additive, and reduce the percentage of rejects. In addition to this, the lower cost of the original components contributes to the reduction in the cost of the products as compared to the manufacture of the prototype.

Технология получения изделий заключается в следующем. Шлак алюминиевого производства с размером частиц менее 200 мкм прессуют сухим способом при удельном давлении 50-100 МПа, получаемые заготовки сразу направляют на обжиг, который по следующему режиму: подъем температуры со скоростью 100-300^оС в час до максимальной температуры 1400-1550^оС, выдержке при этих температурах в течение 1-6 ч, охлаждение со скоростью не более 300^оС в час. Возможно также использование традиционных связующих при прессовании изделий.The technology for obtaining products is as follows. Slag of aluminum production with a particle size of less than 200 microns is pressed by the dry method at a specific pressure of 50-100 MPa, the resulting workpieces are immediately sent to firing, which according to the following mode: rises in temperature at a speed of 100-300 ^о С per hour to a maximum temperature of 1400-1550 ^о C, holding at these temperatures for 1-6 hours, cooling at a speed of no more than 300 ^about C per hour. It is also possible to use traditional binders for pressing products.

Свойства легковесных огнеупоров в зависимости от продолжительности выдержки при 1400-1550^оС и температуры обжига в сравнении с прототипом показаны в таблице. Видно, что в результате обжига при температуре 1400-1550^оС в течение 1-6 ч шихты из шлака алюминиевого производства предлагаемого состава возможно получение огнеупора по механическим свойствам, не уступающего прототипу. Таким образом, использование шлака алюминиевого производства предлагаемого состава и предлагаемой технологии позволяет не только утилизировать отходы производства, но и получить более дешевый легковесный огнеупор при сокращении производственного цикла (примерно в 2 раза).The properties of lightweight refractories depending on residence time at 1400-1550 ^{° C} and calcination temperatures in comparison with the prior art are shown in the table. It is seen that as a result of calcination at a temperature of 1400-1550 ^{° C} for 1-6 h the batch production of aluminum from slag composition proposed is possible to obtain refractory mechanical properties, not inferior to the prototype. Thus, the use of aluminum slag of the proposed composition and the proposed technology allows not only to utilize production wastes, but also to obtain cheaper lightweight refractory while reducing the production cycle (about 2 times).

Claims

METHOD FOR PRODUCING REFRACTORY LIGHTWEIGHT PRODUCTS, including pressing a billet from a mixture containing alumina, magnesium oxide, silicon oxide and a pore-forming component, and firing blanks, characterized in that crushed aluminum slag of the composition is used as a mixture, wt.

Alumina 15 25
Magnesium Oxide 1 10
Silica 1 10
Sodium Chloride 30 45
Potassium chloride 20 50
Aluminum Magnesium Spinel 2 10
Aluminum 1 10
and firing is carried out according to the regime: heating to 1400 1550 ^o C at a speed of 100 300 deg./h, exposure at a maximum temperature of 1 6 hours cooling at a speed of not more than 300 deg./h