RU2129104C1

RU2129104C1 - Raw mix for preparing phosphate binder

Info

Publication number: RU2129104C1
Application number: RU97103674A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Кучин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТермоСервис"
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 1999-04-20

Abstract

FIELD: production of refractory materials, more particularly preparation of slag-, steel- and iron-resistant compositions used for repair of steel teeming ladles and also for manufacture and repair of refractory linings and furnace assemblies including heat-insulating concretes. SUBSTANCE: raw mix comprises (wt %): finely dispersed petrochemical industrial waste, 15.0-23.0; spent phosphating solution in terms of pure phosphorous acid, 20-30; titanium-containing compound in terms of pure titanium dioxide, 0.5-10; boric acid, 0.5-0.7; mortar, 3.0-25.0; and refractory clay, the balance. EFFECT: smaller amounts of raw mix for preparation of refractory chemically resistant compound due to using readily available and cheap components.

Description

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано для получения шлакосталечугуностойких композиций, применяемых для ремонта сталелитейных ковшей, а также для изготовления и ремонта огнеупорной футеровки печных агрегатов, в т.ч. и теплоизоляционных бетонов
Известна сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего [1], включающая двуокись титана, фосфорную кислоту, фосфат титана при следующем соотношении компонентов в мас.%:
Двуокись титана - 50 - 65
Фосфорная кислота - 12 - 30
Фосфат титана - 15 - 28
Недостатком указанной смеси оказалась невысокая стойкость в расплавах стали и чугуна при применении вяжущего для ремонта литейных ковшей.The invention relates to the production of refractory materials and can be used to obtain slag-steel-resistant compositions used for the repair of steel ladles, as well as for the manufacture and repair of refractory lining of furnace units, including and heat-insulating concrete
Known raw material mixture to obtain a phosphate binder [1], including titanium dioxide, phosphoric acid, titanium phosphate in the following ratio of components in wt.%:
Titanium Dioxide - 50 - 65
Phosphoric acid - 12 - 30
Titanium Phosphate - 15 - 28
The disadvantage of this mixture was the low resistance in the melts of steel and cast iron when using a binder for the repair of foundry ladles.

Известна также сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего [2], включающая двуокись титана, фосфорную кислоту, смесь мертеля шамотного с огнеупорным материалом из группы: огнеупорная глина, шамот, песок, маршалит и борсодержащий компонент при следующем соотношении, мас.%:
TiO₂ + H₃PO₄ - 28 - 55
Смесь мертеля шамотного с огнеупорным материалом - 42,0 - 71,5
Борсодержащий компонент (в пересчете на B₂O₃) - 0,5 - 3,0
Данное изобретение решает задачу расширения сырьевой базы для получения титансодержащей огнеупорной массы, однако смесь имеет достаточно высокую себестоимость, обусловленную использованием двуокиси титана и фосфорной кислоты.Also known is a raw material mixture for producing a phosphate binder [2], including titanium dioxide, phosphoric acid, a mixture of chamotte mortar with refractory material from the group: refractory clay, chamotte, sand, marshalite and a boron-containing component in the following ratio, wt.%:
TiO ₂ + H ₃ PO ₄ - 28 - 55
A mixture of chamotte mortar with refractory material - 42.0 - 71.5
Boron-containing component (in terms of B ₂ O ₃ ) - 0.5 - 3.0
This invention solves the problem of expanding the raw material base to obtain a titanium-containing refractory mass, however, the mixture has a fairly high cost due to the use of titanium dioxide and phosphoric acid.

Задача заявляемого технического решения заключается в снижении расходов на получение огнеупорной химически стойкой массы за счет использования доступных и дешевых компонентов. The objective of the proposed technical solution is to reduce the cost of obtaining a refractory chemically resistant mass through the use of affordable and cheap components.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Сырьевая смесь для получения фосфатного вяжущего содержит фосфат-ионсодержащий компонент, мертель, огнеупорную глину и борсодержащие материалы. Новое заключается в том, что в качестве фосфат-ионсодержащего компонента смесь включает отработанные растворы фосфатирования или смесь этих растворов с фосфористой кислотой, титансодержащие соединения или смесь этих соединений с двуокисью титана и тонкодисперсный отход нефтехимической промышленности - отработанный алюмохромовый катализатор, например ИМ-2201 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Титансодержащие соединения или смесь этих соединений с двуокисью титана в пересчете на чистую двуокись титана - 0,5 - 10,0
Отработанные растворы фосфатирования или смесь этих растворов с фосфористой кислотой в пересчете на чистую фосфористую кислоту - 20,0 - 30,0
Тонкодисперсный отход нефтехимической промышленности - отработанный алюмохромовый катализатор, например ИМ-2201 - 15,0 - 23,0
Борная кислота - 0,5 - 0,7
Мертель - 3,0 - 25,0
Огнеупорная глина - Остальное.The raw material mixture for producing a phosphate binder contains a phosphate-ion-containing component, mortar, refractory clay and boron-containing materials. The new one is that, as a phosphate-ion-containing component, the mixture includes spent phosphating solutions or a mixture of these solutions with phosphorous acid, titanium-containing compounds or a mixture of these compounds with titanium dioxide and a finely dispersed waste from the petrochemical industry — spent aluminum-chromium catalyst, for example, IM-2201 in the following the ratio of components, wt.%:
Titanium-containing compounds or a mixture of these compounds with titanium dioxide in terms of pure titanium dioxide - 0.5 - 10.0
Spent phosphate solutions or a mixture of these solutions with phosphorous acid in terms of pure phosphorous acid - 20.0 - 30.0
Fine-dispersed waste from the petrochemical industry - spent aluminum-chromium catalyst, for example IM-2201 - 15.0 - 23.0
Boric acid - 0.5 - 0.7
Mortar - 3.0 - 25.0
Refractory Clay - Else.

Обобщающее понятие "фосфат-ионсодержащий компонент" охватывает вещества, образующие фосфат титана при взаимодействии с его двуокисью, т.е. это не только фосфорная кислота, но, в частности, и фосфористая кислота, которая значительно дешевле фосфорной, но не менее эффективно взаимодействует с двуокисью титана, образуя фосфат титана. В качестве фосфат ион - содержащего компонента применяются также отработанные растворы фосфатирования машиностроительных технологий, содержащие фосфорную и фосфористую кислоты. Предлагается в данном случае применять в смеси указанные растворы, добавляя при необходимости фосфористую кислоту для получения необходимой концентрации кислоту в смеси. The general concept of "phosphate-ion-containing component" covers substances that form titanium phosphate in the interaction with its dioxide, i.e. it is not only phosphoric acid, but, in particular, phosphoric acid, which is much cheaper than phosphoric acid, but no less effectively interacts with titanium dioxide, forming titanium phosphate. Used phosphate solutions of machine-building technologies containing phosphoric and phosphorous acids are also used as a phosphate ion-containing component. It is proposed in this case to use these solutions in a mixture, adding phosphorous acid if necessary to obtain the required concentration of acid in the mixture.

В соответствии с поставленной задачей дефицитный компонент - двуокись титана - в заявляемой смеси представлен отходами технологий, т.е. товарный пигмент двуокиси титана либо не используется вовсе, либо вводится частично, а в основном для смеси берут другие вещества, содержащие двуокись титана: обдиры лакокрасочных покрытий, декапажные шламы, отходы лакокрасочных камер и т.п. Предлагается использовать отработанные травильные растворы технологии титана и изделий из него, которые на практике являются неутилизируемыми промышленными отходами и содержат гидроокиси и водорастворимые соли титана. К перечисленным титансодержащим веществам при необходимости добавляется чистая двуокись титана или содержащие ее вещества для получения необходимой концентрации двуокиси в заявляемой смеси. In accordance with the task, the scarce component - titanium dioxide - in the inventive mixture is represented by technology waste, i.e. the commercial pigment of titanium dioxide is either not used at all or partially introduced, but mainly other substances containing titanium dioxide are taken for the mixture: peeling paint coatings, decubesizing sludge, waste paint shops, etc. It is proposed to use spent pickling solutions of titanium technology and products made of it, which in practice are non-utilized industrial waste and contain hydroxides and water-soluble salts of titanium. To the listed titanium-containing substances, if necessary, pure titanium dioxide or substances containing it are added to obtain the necessary concentration of dioxide in the inventive mixture.

Дополнительный эффект от использования отработанных растворов фосфатирования и травильных растворов технологии титана заключается в уменьшении загрязнения окружающей среды. An additional effect of the use of spent phosphating solutions and pickling solutions of titanium technology is to reduce environmental pollution.

Введение борной кислоты придает массе необходимую пластичность. The introduction of boric acid gives the mass the necessary plasticity.

Применение мертеля способствует химическому связыванию присутствующей в компонентах воды, в следствие чего повышаются огнеупорные свойства смеси. The use of a mortar promotes chemical bonding of the water present in the components, as a result of which the refractory properties of the mixture increase.

В качестве огнеупорной глины применяются огнеупорные кварциты, каолины, индукционные и набивные массы, а также мелкозернистые фракции огнеупоров, бывших в употреблении. Они играю роль наполнителя, увеличивающего эффективную массу смеси. As refractory clay, refractory quartzites, kaolins, induction and ramming masses, as well as fine-grained fractions of refractory materials used are used. They play the role of a filler that increases the effective mass of the mixture.

Оптимальные количества всех компонентов в смеси определены опытным путем в результате многочисленных экспериментов и испытаний образцов на соответствие необходимым физико-механическим характеристикам. The optimal amounts of all components in the mixture were determined empirically as a result of numerous experiments and testing of samples for compliance with the necessary physical and mechanical characteristics.

Приготовление заявляемой смеси осуществляют следующим образом. The preparation of the inventive mixture is as follows.

Смешивают отработанный раствор фосфатирования с травильным раствором технологии титана и изделий из него, добавляя чистую фосфористую кислоту и двуокись титана или содержащие ее вещества до получения необходимой концентрации в пересчете на чистые фосфористую кислоту и двуокись титана. Добавляют борную кислоту и также тщательно перемешивают. Затем, не прекращая перемешивание, постепенно добавляют тонкодисперсный отход нефтехимической промышленности - отработанный алюмохромовый катализатор ИМ-2201 Новокуйбышевского завода. Продолжая перемешивать, в массу добавляют мертель и огнеупорную глину. The spent phosphating solution is mixed with the etching solution of titanium technology and products made of it, adding pure phosphorous acid and titanium dioxide or substances containing it to obtain the required concentration in terms of pure phosphorous acid and titanium dioxide. Boric acid is added and mixed thoroughly. Then, without stopping mixing, finely dispersed waste from the petrochemical industry is gradually added - the spent alumochromic catalyst IM-2201 of the Novokuybyshevsky plant. Continuing to mix, mortar and refractory clay are added to the mass.

Примеры составов для получения фосфатного вяжущего приведены в таблице. Examples of compositions for producing a phosphate binder are shown in the table.

Композиции указанных составов наносились на плитки из огнеупорного шамота КШУ-39 ГОСТ 6137-80 размером 50х45х20, которые попарно склеивались друг с другом по меньшей грани (45х20), затем подвергались термообработке при температуре 1050-1100^oC в течение 2-3 часов.Compositions of these compositions were applied to tiles made of refractory fireclay KShU-39 GOST 6137-80 in size 50x45x20, which were glued in pairs to each other on a smaller face (45x20), then subjected to heat treatment at a temperature of 1050-1100 ^o C for 2-3 hours.

Затем на плитки оказывалось механическое воздействие до разрушения. Испытаниям подвергались по 2-3 попарно склеенные плитки каждого состава. Во всех случаях разрушение происходило только по телу огнеупора. Then, the tiles were mechanically exposed to failure. Tests were performed on 2-3 pairs of glued tiles of each composition. In all cases, the destruction occurred only along the body of the refractory.

Поскольку прочность применяемого для испытаний огнеупорного шамота 1000-1600 кг/см², то можно сделать вывод о том, что заявляемая смесь обладает более высокими физико-механическими свойствами, обеспечивающими эффективное использование материала для огнеупорных футеровок.Since the strength of the refractory chamotte used for testing is 1000-1600 kg / cm ² , it can be concluded that the inventive mixture has higher physical and mechanical properties that ensure the efficient use of the material for refractory linings.

Применение заявляемого технического решения значительно сократит затраты на изготовление огнеупорных смесей и обеспечит надежную футеровку сталелитейных ковшей и печных агрегатов. The application of the proposed technical solution will significantly reduce the cost of manufacturing refractory mixtures and ensure reliable lining of steel ladles and furnace units.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1114654, кл. C 04 B 29/02.Sources of information
1. USSR author's certificate N 1114654, cl. C 04 B 29/02.

2. RU 93042491 A1, 15.09.95.- прототип. 2. RU 93042491 A1, 09/15/95 .- prototype.

Claims

A raw material mixture for producing a phosphate binder containing a phosphate-ion component, mortar, refractory clay and a boron component, characterized in that it includes spent phosphating solutions or a mixture of these solutions with phosphorous acid as a phosphation-containing component and boric acid as a boron-containing component and additionally titanium-containing compounds or a mixture of these compounds with titanium dioxide and finely dispersed waste from the petrochemical industry - spent alumochromes the second catalyst, for example IM-2201, with the following ratio of components, wt.%:
Spent phosphate solutions or a mixture of these solutions with phosphorous acid in terms of pure phosphorous acid - 20.0 - 30.0
Titanium-containing compounds or a mixture of these compounds with titanium dioxide in terms of pure titanium dioxide - 0.5 - 10.0
Fine-dispersed waste from the petrochemical industry - spent aluminum-chromium catalyst, for example IM-2201 - 15.0 - 23.0
Boric acid - 0.5 - 0.7
Mortar - 3.0 - 25.0
Refractory Clay - Else