RU2378225C2 - Method of receiving of cordierite on basis of dunite - Google Patents

Method of receiving of cordierite on basis of dunite Download PDF

Info

Publication number
RU2378225C2
RU2378225C2 RU2008112810/03A RU2008112810A RU2378225C2 RU 2378225 C2 RU2378225 C2 RU 2378225C2 RU 2008112810/03 A RU2008112810/03 A RU 2008112810/03A RU 2008112810 A RU2008112810 A RU 2008112810A RU 2378225 C2 RU2378225 C2 RU 2378225C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cordierite
melt
silicate
dunite
receiving
Prior art date
Application number
RU2008112810/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008112810A (en
Inventor
Игорь Вячеславович Павлов (RU)
Игорь Вячеславович Павлов
Василий Филиппович Шабанов (RU)
Василий Филиппович Шабанов
Борис Николаевич Нефедов (RU)
Борис Николаевич Нефедов
Вячеслав Фролович Павлов (RU)
Вячеслав Фролович Павлов
Original Assignee
СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "НАУКА" КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СКТБ "Наука" КНЦ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "НАУКА" КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СКТБ "Наука" КНЦ СО РАН) filed Critical СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "НАУКА" КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СКТБ "Наука" КНЦ СО РАН)
Priority to RU2008112810/03A priority Critical patent/RU2378225C2/en
Publication of RU2008112810A publication Critical patent/RU2008112810A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2378225C2 publication Critical patent/RU2378225C2/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to manufacturing of refractory products and can be used in industry of refractory materials and in metallurgy. Method of receiving of cordierite is implemented by means of restorative melting of charge from dunite, brown coal and breakage of firebricks, providing content of aluminium oxide in foam silicate of stoichiometric amount of aluminium oxide in cordierite, with extraction and separation of metallic part of melt on the basis of iron melt. Silicate part of melt is cooled of drain into water with receiving of roentgen amorphous foam silicate, there are formed from it samples and they are heated at a rate 20°C/min up to temperature 940°C, at which it is happening self-propagating crystallisation cordierite. Iron part of melt is used in metallurgy.
EFFECT: receiving of cordierite from dunite without injurous additives of iron, cromium, nickel, sulfur and low-melt phases.
2 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к производству огнеупоров, конкретно к получению кордиерита на основе шихты из дунита и боя шамотных кирпичей, и может использоваться в промышленности огнеупорных материалов и в металлургии.The invention relates to the production of refractories, specifically to the production of cordierite based on a mixture of dunite and fireclay bricks, and can be used in the industry of refractory materials and in metallurgy.

Известен способ получения кордиерита из природных материалов в присутствии Аl2О3-содержащих компонентов ([1] Огнеупоры №2, 1987, С.24-26 /Зобина Л.Д., Семченко Г.Д., Тарнопольская Р.А., Харитонов Ф.Я., Рудницкая В.П.), в котором синтез кордиеритовых спеков осуществляется из стехиометрической тонкомолотой смеси талька, каолина и глинозема при температуре выше 1350°С, а также дополнительной выдержкой при 1000°С. При этом фактическая объемная доля кордиеритовой фазы составляет 60%. Недостатками способа являются наличие в полученном продукте вредных примесей Сr2O3, NiO, Fe2O3 и стекла, снижающих огнеупорность изделий.A known method of producing cordierite from natural materials in the presence of Al 2 About 3 -containing components ([1] Refractories No. 2, 1987, P.24-26 / Zobina LD, Semchenko GD, Tarnopolskaya R.A., Kharitonov F.Ya., Rudnitskaya VP), in which the synthesis of cordierite cakes is carried out from a stoichiometric fine-ground mixture of talc, kaolin and alumina at a temperature above 1350 ° C, as well as additional exposure at 1000 ° C. Moreover, the actual volume fraction of cordierite phase is 60%. The disadvantages of the method are the presence in the resulting product of harmful impurities Cr 2 O 3 , NiO, Fe 2 O 3 and glass, which reduce the fire resistance of the products.

Известен способ получения кордиерита, включающий плавление шихты на основе силиката магния и алюмосиликата с добавкой угля, удаление металлической части расплава в виде железа и кремния, получение стекловидного материала с последующей термообработкой для получения кристаллического кордиерита, содержащего, мас.%: MgO 10-30; Аl2О3 15-50; SiO2 35-70 [2] (US 2731355, опубл. 17.01.1956, (3с.). Данный способ выбран в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков.A known method of producing cordierite, including melting a mixture based on magnesium silicate and aluminosilicate with the addition of coal, removing the metal part of the melt in the form of iron and silicon, obtaining a glassy material with subsequent heat treatment to obtain crystalline cordierite containing, wt.%: MgO 10-30; Al 2 O 3 15-50; SiO 2 35-70 [2] (US 2731355, publ. 01/17/1956, (3s.). This method is selected as a prototype for the maximum coincidence of essential features.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения кордиерита в качестве силиката магния используется дунит, в качестве алюмосиликата - бой шамотного кирпича. К дуниту следующего состава, мас.%: MgO 48,55; SiO2 42,1; Аl2O3 0,26; Fe2О3 7,05; FeO 1,16; СаO 0,1; Cr2О3 0,45; NiO 0,17; P2O5 0,05; SO3 0,09; TiO2 0,02, добавляют бой шамотного кирпича состава, мас.%: SiO2 54,9; Аl2O3 39,9; Fе2O3 3,02; MgO 0,48; SO3 0,12; TiO2 1,58, в количестве, обеспечивающем соответствие химического содержания Аl2O3 в пеносиликате стехиометрическому количеству Аl2О3 в кордиерите, затем бурый уголь в количестве 5-10% сверх 100%. Плавят в восстановительной среде при температуре 1600°С в течение 2 часов до полного разделения расплава на металлическую и силикатную части. Расчет количества боя шамотных кирпичей осуществляется исходя из соответствия %-го содержания по массе окиси алюминия в шихте стехиометрическому содержанию ее в кордиерите. В процессе плавления с разделением расплава содержание окиси алюминия в силикатной части расплава контролируется методом рентгенофлуоресцентного анализа проб. Состав при отклонении от заданного корректируется подшихтовкой расплава.The problem is solved in that in the method of producing cordierite, dunite is used as magnesium silicate, and fireclay bricks are used as aluminosilicate. To dunite of the following composition, wt.%: MgO 48.55; SiO 2 42.1; Al 2 O 3 0.26; Fe 2 O 3 7.05; FeO 1.16; CaO 0.1; Cr 2 O 3 0.45; NiO 0.17; P 2 O 5 0.05; SO 3 0.09; TiO 2 0.02, add the battle of fireclay bricks composition, wt.%: SiO 2 54.9; Al 2 O 3 39.9; Fe 2 O 3 3.02; MgO 0.48; SO 3 0.12; TiO 2 1.58, in an amount ensuring that the chemical content of Al 2 O 3 in the foam silicate matches the stoichiometric amount of Al 2 O 3 in cordierite, then brown coal in an amount of 5-10% in excess of 100%. They melt in a reducing medium at a temperature of 1600 ° C for 2 hours until the melt is completely separated into metal and silicate parts. The calculation of the amount of battle of fireclay bricks is based on the correspondence of the% content by weight of aluminum oxide in the mixture with its stoichiometric content in cordierite. During melting with melt separation, the content of alumina in the silicate part of the melt is controlled by X-ray fluorescence analysis of samples. The composition when deviating from the set is adjusted by melt trim.

Металлическая часть расплава состава, мас.%: Fe 68,1; Si 26,2; Ni 0,93; Cr 2,7; Ti 1,7; S 0,07; P 0,3; отделяется и сливается в изложницы.The metal part of the melt composition, wt.%: Fe 68.1; Si 26.2; Ni 0.93; Cr 2.7; Ti 1.7; S 0.07; P 0.3; separated and merged into molds.

Силикатная часть расплава охлаждается в режиме термоудара отливом в воду с получением рентгеноаморфного пеносиликата состава, аналогичного составу силикатной части расплава, мас.%: MgO 13,9; Аl2О3 34,4; SiO2 51,1; SO3 0,01; TiO2 0,54; Fе2O3 0,05, обладающего большим запасом внутренней энергии. Затем из пеносиликата формуется образец, который подвергается нагреванию со скоростью 20°С/мин до температуры 940°С, при этом происходит самораспространяющаяся кристаллизация (СК) в виде фронта тепловой волны с образованием кордиерита. Время кристаллизации составляет около 60 с.The silicate part of the melt is cooled in thermal shock mode by casting into water to obtain an X-ray amorphous foam silicate composition similar to the composition of the silicate part of the melt, wt.%: MgO 13.9; Al 2 O 3 34.4; SiO 2 51.1; SO 3 0.01; TiO 2 0.54; Fe 2 O 3 0,05, which has a large supply of internal energy. Then, a sample is formed from the foam silicate, which is heated at a rate of 20 ° C / min to a temperature of 940 ° C, whereby self-propagating crystallization (SC) occurs in the form of a heat wave front with the formation of cordierite. The crystallization time is about 60 s.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что, находясь в аморфном состоянии, полученный пеносиликат с химическим составом, соответствующим стехиометрическому составу кордиерита, не содержащий примесей Сr2О3, NiO, Fе2О3, серы, обладает значительной величиной внутренней энергии, выделения которой в процессе нагревания до 940°С достаточно для последовательного локального самоподдерживающегося фазового перехода. При этом образуется кордиерит без вредных примесей Сr2O3, NiO, Fе2O3, серы и стекла, снижающих огнеупорность полученных изделий. Выделение железа, хрома, никеля в металлическую часть расплава на стадии плавления исключает образование железосодержащих кристаллических фаз при термообработке пеносиликата, снижающих температуру использования полученного продукта - кордиерита.The essence of the proposed method lies in the fact that, being in an amorphous state, the obtained foam silicate with a chemical composition corresponding to the stoichiometric composition of cordierite, not containing impurities Cr 2 O 3 , NiO, Fe 2 O 3 , sulfur, has a significant amount of internal energy, the release of which during heating to 940 ° C, it is sufficient for a sequential local self-sustaining phase transition. In this case, cordierite is formed without harmful impurities Cr 2 O 3 , NiO, Fe 2 O 3 , sulfur and glass, which reduce the refractoriness of the obtained products. The release of iron, chromium, nickel into the metal part of the melt at the melting stage excludes the formation of iron-containing crystalline phases during the heat treatment of foam silicate, which reduce the temperature of use of the resulting product - cordierite.

Ниже предлагаемый способ получения кордиерита поясняется конкретными примерами его осуществления.Below the proposed method for producing cordierite is illustrated by specific examples of its implementation.

Пример 1. Подготавливается шихта, содержащая:Example 1. Preparing a mixture containing:

- 100 г дунита, состава, мас.%: MgO 48,55; SiO2 42,1; Аl2О3 0,26; Fе2O3 7,05; FeO 1,16; СаO 0,1; Сr2O3 0,45; NiO 0,17; P2O5 0,05; SO3 0,09; TiO2 0,02;- 100 g of dunite, composition, wt.%: MgO 48.55; SiO 2 42.1; Al 2 O 3 0.26; Fe 2 O 3 7.05; FeO 1.16; CaO 0.1; Cr 2 O 3 0.45; NiO 0.17; P 2 O 5 0.05; SO 3 0.09; TiO 2 0.02;

- 20 г бурого угля;- 20 g of brown coal;

- 250 г боя шамотного кирпича состава, мас.%: SiO3 54,9; Аl2О3 39,9; Fе2O3 3,02; MgO 0,48; SO3 0,12; TiO2 1,58.- 250 g of fireclay bricks battle composition, wt.%: SiO 3 54.9; Al 2 O 3 39.9; Fe 2 O 3 3.02; MgO 0.48; SO 3 0.12; TiO 2 1.58.

Расчет количества боя шамотных кирпичей осуществляется без учета содержания окислов, переходящих в металлическую часть расплава. При этом суммарное содержание окислов алюминия, мас.%, в бое шамотных кирпичей и в дуните соответствует стехиометрическому содержанию Аl2О3 в кордиерите. В процессе плавления шихты с разделением расплава содержание окислов в силикатной части расплава контролируется методом рентгенофлуоресцентного анализа.The calculation of the amount of fireclay bricks battle is carried out without taking into account the content of oxides passing into the metal part of the melt. In this case, the total content of aluminum oxides, wt.%, In the battle of fireclay bricks and in dunite corresponds to the stoichiometric content of Al 2 O 3 in cordierite. In the process of melting the mixture with separation of the melt, the content of oxides in the silicate part of the melt is controlled by x-ray fluorescence analysis.

Шихта плавится при температуре 1600°С в течение 2 часов до полного разделения расплава. После этого металлическую часть расплава на основе железа состава, мас.%: Fe 68,1; Si 26,2; Ni 0,93; Cr 2,7; Ti 1,7; S 0,07; P 0,3, сливают в изложницы.The mixture melts at a temperature of 1600 ° C for 2 hours until the melt is completely separated. After that, the metal part of the melt based on iron composition, wt.%: Fe 68.1; Si 26.2; Ni 0.93; Cr 2.7; Ti 1.7; S 0.07; P 0.3, poured into the mold.

Полученную силикатную часть расплава состава, мас.%: MgO 13,9; SiO2 51,1; Аl2O3 34,4; Fе2O3 0,05; SO3 0,01; TiO2 0,85, охлаждают в режиме термоудара отливом в воду и получают рентгеноаморфный пеносиликат этого же состава. Из пеносиликата формуется образец диаметром 10 мм, высотой 50 мм, который нагревается в печи со скоростью 20°С/мин до температуры 940°С. При этом происходит процесс самораспространяющейся кристаллизации в виде фронта тепловой волны. Время кристаллизации образца около 60 с. Результаты рентгенофазового анализа продукта показывают наличие только кристаллической фазы кордиерита.The resulting silicate part of the melt composition, wt.%: MgO 13.9; SiO 2 51.1; Al 2 O 3 34.4; Fe 2 O 3 0,05; SO 3 0.01; TiO 2 0.85, cooled in the mode of thermal shock by refluxing into water and get an X-ray amorphous foam silicate of the same composition. A foam with a diameter of 10 mm and a height of 50 mm is formed from foam silicate, which is heated in a furnace at a speed of 20 ° C / min to a temperature of 940 ° C. In this case, the process of self-propagating crystallization takes place in the form of a heat wave front. The crystallization time of the sample is about 60 s. The results of x-ray phase analysis of the product show the presence of only the crystalline phase of cordierite.

Пример 2. Подготавливается шихта, содержащая:Example 2. Preparing a mixture containing:

- 100 г дунита, состава, как в примере 1;- 100 g of dunite, composition, as in example 1;

- 20 г бурого угля;- 20 g of brown coal;

- 150 г боя шамотного кирпича состава, как в примере 1, но количество его не соответствует стехиометрическому составу кордиерита по окиси алюминия. Затем шихта плавится в условиях примера 1, после чего металлическая часть расплава на основе железа состава, мас.%: Fe 66,05; Si 29,5; Ni 0,574; Cr 1,89; Ti 1,67; S 0,086; P 0,23, сливается в изложницы.- 150 g battle of fireclay brick composition, as in example 1, but its amount does not correspond to the stoichiometric composition of cordierite in aluminum oxide. Then the mixture melts under the conditions of example 1, after which the metal part of the melt based on iron composition, wt.%: Fe 66,05; Si 29.5; Ni 0.574; Cr 1.89; Ti 1.67; S 0.086; P 0.23, merges into molds.

Силикатная часть расплава состава, мас.%: MgO 21,7; SiO2 48,8; Аl2O3 28,6; Fе2O3 0,036; СаО 0,05; Р2O5 0,033; SO3 0,07; TiO2 0,711, охлаждается в режиме термоудара отливом в воду с получением рентгеноаморфного пеносиликата. Из пеносиликата формуется образец диаметром 10 мм, высотой 50 мм, который нагревается в условиях примера 1. При этом происходит процесс самораспространяющейся кристаллизации. Время кристаллизации образца 63 с. Результаты рентгенофазового анализа продукта показывают наличие кристаллических фаз кордиерита, силиката магния (MgSiO3) и периклаза.The silicate part of the melt composition, wt.%: MgO 21.7; SiO 2 48.8; Al 2 O 3 28.6; Fe 2 O 3 0,036; CaO 0.05; P 2 O 5 0,033; SO 3 0.07; TiO 2 0.711, is cooled in the mode of thermal shock by reflux into water to obtain an X-ray amorphous foam silicate. A foam with a diameter of 10 mm and a height of 50 mm is formed from the foam silicate, which is heated under the conditions of Example 1. In this case, the process of self-propagating crystallization occurs. The crystallization time of the sample is 63 s. The results of x-ray phase analysis of the product show the presence of crystalline phases of cordierite, magnesium silicate (MgSiO 3 ) and periclase.

Claims (2)

1. Способ получения кордиерита путем плавления в восстановительной среде шихты, содержащей дунит, бурый уголь, бой шамотных кирпичей в количестве, обеспечивающем соответствие химического содержания Аl2О3 в пеносиликате стехиометрическому количеству Аl2О3 в кордиерите, в процессе которого происходит восстановление примесей в металлическую часть расплава, отлив в воду силикатной части расплава с образованием рентгеноаморфного пеносиликата, формование образцов на его основе, нагревание их со скоростью 20°С/мин до температуры 940°С, при которой происходит самораспространяющаяся кристаллизация с образованием кордиерита следующего состава, мас.%: MgO - 13,9; Аl2O3 - 34,4; SiO3 - 51,1; SO3 - 0,01; TiO2 - 0,54; Fе2O3 - 0,05.1. The method of producing cordierite by melting in a reducing medium a mixture containing dunite, brown coal, fireclay bricks in an amount that ensures that the chemical content of Al 2 O 3 in the foam silicate matches the stoichiometric amount of Al 2 O 3 in cordierite, during which impurities are reduced in the metal part of the melt, casting silicate part of the melt into water with the formation of an X-ray amorphous foam silicate, forming samples based on it, heating them at a rate of 20 ° C / min to a temperature of 940 ° C, at self-propagating crystallization occurs with the formation of cordierite of the following composition, wt.%: MgO - 13.9; Al 2 O 3 - 34.4; SiO 3 51.1; SO 3 - 0.01; TiO 2 - 0.54; Fe 2 O 3 - 0.05. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическая часть расплава при следующем соотношении компонентов, мас.%: Fe - 68,1; Si - 26,2; Ni - 0,93; Cr - 2,7; Ti - 1,7; S - 0,07; P - 0,3 сливается в изложницы. 2. The method according to claim 1, characterized in that the metal part of the melt in the following ratio of components, wt.%: Fe - 68.1; Si 26.2; Ni - 0.93; Cr 2.7; Ti - 1.7; S 0.07; P - 0.3 merges into the molds.
RU2008112810/03A 2008-04-02 2008-04-02 Method of receiving of cordierite on basis of dunite RU2378225C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008112810/03A RU2378225C2 (en) 2008-04-02 2008-04-02 Method of receiving of cordierite on basis of dunite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008112810/03A RU2378225C2 (en) 2008-04-02 2008-04-02 Method of receiving of cordierite on basis of dunite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008112810A RU2008112810A (en) 2009-10-10
RU2378225C2 true RU2378225C2 (en) 2010-01-10

Family

ID=41260430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008112810/03A RU2378225C2 (en) 2008-04-02 2008-04-02 Method of receiving of cordierite on basis of dunite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2378225C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПАВЛОВ В.Ф. и др. Синтез кордиерита из низкотемпературных масс на основе магнийсодержащих компонентов, Стекло и керамика, 1978, №1. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008112810A (en) 2009-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101671786B (en) Aluminum alloy for reflection foil and processing technology thereof
Xuan et al. The influence of MgO on the crystallization characteristics of synthetic coal slags
CN102617169A (en) Corundum and spinel castable and preparation method thereof
JP2006521991A5 (en)
Zhou et al. Preparation and characterization of HA bonded Al2O3–MgO based castables with superior slag resistance for the working lining of Si-killed stainless steel ladles
RU2378225C2 (en) Method of receiving of cordierite on basis of dunite
RU2559964C1 (en) Fluoroflogopite-based mica crystal material and method of its production
RU2550626C1 (en) Fire-proof concrete composition
US20180002186A1 (en) Method for producing melt-cast potassium fluorinephlogopite
RU2410349C1 (en) Method of producing molten-cast comsilite ctc material for lining non-ferrous metallurgy thermal units
JP7072848B2 (en) Refractory concrete molding containing zirconia as the main component
Aigbodion et al. Production of alumino-silicate clay-bonded bagasse ash composite crucible by slip casting
CN106431429A (en) Castables capable of resisting aluminum liquid permeation and preparation method thereof
DE10063020C2 (en) Steel crucible for iron-free melting of magnesium and magnesium alloys
RU2525887C2 (en) Production of ceramic crucibles for aluminothermal casting of foundry alloys of rare refractory metals
RU2361739C1 (en) Production method of glass kremnezite
JPH06502138A (en) High alumina content refractory component with sialon binder for equipment for controlling or stopping steel injection
CN102816962A (en) Low silicon high-purity manganese metal and preparation method thereof
RU2799670C1 (en) Method of melting glass in skull crucibles
Maryasev et al. Effect of precursor raw materials on the structure of fused alumomagnesian spinel
RU2789622C1 (en) Active desoxidant-modifier for aluminum alloys and slags
RU2371422C1 (en) Molten refractory material
SU1068203A1 (en) Powder material for producing shell moulds by cast models
RU2250200C1 (en) Method of manufacturing vermiculite-based glass crystal material
RU2448927C1 (en) Refractory

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100403

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110627

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160403