RU2474559C1 - Способ повышения эксплуатационных характеристик алюмосиликатного огнеупора - Google Patents
Способ повышения эксплуатационных характеристик алюмосиликатного огнеупора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474559C1 RU2474559C1 RU2011127297/03A RU2011127297A RU2474559C1 RU 2474559 C1 RU2474559 C1 RU 2474559C1 RU 2011127297/03 A RU2011127297/03 A RU 2011127297/03A RU 2011127297 A RU2011127297 A RU 2011127297A RU 2474559 C1 RU2474559 C1 RU 2474559C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silica
- sludge
- hours
- aluminophosphate
- impregnation
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к способу повышения физико-механических показателей алюмосиликатных огнеупоров с высоким содержанием Al2O3, в частности самого распространенного шамотного огнеупора. Поставленная цель достигается пропиткой штучных огнеупоров водным раствором кислого алюмофосфата типа Al(H2PO4)3 плотностью 1,52 г/см3 в нормальных условиях в течение 6-8 часов с последующей термообработкой при 250-350°C в течение 2 часов. Пропиточный состав получают смешиванием шлама щелочного травления алюминия в количестве 35-45 мас.% с ортофосфорной кислотой 60%-ной концентрации (остальное). Техническим результатом изобретения является значительное повышение физико-термических показателей (плотности, прочности, огнеупорности термостойкости) алюмосиликатного огнеупора, а именно шамота типа ША, что положительно скажется на долговечности футеровок тепловых агрегатов. 2 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к способам повышения эксплуатационных характеристик алюмосиликатных огнеупоров с высоким содержанием Al2O3, которые затем могут быть использованы практически во всех тепловых агрегатах, футеруемых алюмосиликатными огнеупорами, с максимальной рабочей температурой 1450-1500°C.
Известен способ повышения эксплуатационных характеристик штучных шамотных огнеупоров, в котором путем пропитки изделий ортофосфорной кислотой при нормальной температуре с последующей сушкой и обжигом повышаются плотность и прочность изделий. /Хлыстов А.И. Физико-химические основы применения фосфатных связок при ремонте футеровок тепловых агрегатов. Ж., Огнеупоры и техническая керамика, 2008, №3, с.41/ [1].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе в порах огнеупоров образуется недостаточное количество алюмофосфата AlPO4, способствующего повышению их эксплуатационных характеристик.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ упрочнения обожженных алюмосиликатных огнеупоров, содержащих 30-40% Al2O3, в котором пропитку производят кипячением в течение 20-40 минут в водном растворе ортофосфорной кислоты, плотностью 1,335-1,579 г/см3 с последующей сушкой, принят за прототип /Авторское свидетельство СССР №763298, кл. C04B 41/06, C04B 35/18, 1980/ [2].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относятся сложность и дороговизна способа упрочнения алюмосиликатных огнеупоров таким методом пропитки, как кипячение.
В известном способе образование алюмофосфата AlPO4 в порах огнеупора идет за счет химической реакции минералов алюмосиликатной группы (силлиманит Al2O3·SiO2, муллит 3Al2O3·SiO2), слагающих кристаллический каркас исходного огнеупора, с ортофосфорной кислотой. Прохождение данных реакций требует применения таких весьма сложных и вредных для здоровья процессов, как кипячение огнеупорных изделий в растворе ортофосфорной кислоты с последующими сушкой и обжигом. Однако применение в совокупности всех этих технологических приемов не способствует образованию достаточного количества алюмофосфата AlPO4, приводящего к максимальному повышению эксплуатационных характеристик.
Техническим результатом изобретения является повышение физико-термических показателей и эксплуатационных свойств штучных шамотных огнеупоров, содержащих 30-40% Al2O3, упрощение технологического процесса (исключение процесса кипячения) и снижение материальных затрат на осуществление процесса упрочнения шамотного огнеупора.
Технический результат достигается тем, что в известном способе повышения эксплуатационных характеристик алюмосиликатного огнеупора, содержащего 30-40% Al2O3, включающем пропитку водным раствором фосфатных связующих с последующей термообработкой, особенностью является то, что пропитку осуществляют в нормальных условиях в течение 6-8 часов водным раствором кислого алюмофосфата типа Al(H2PO4)3 плотностью 1,52 г/см3, синтезированного на базе ортофосфорной кислоты и шлама щелочного травления алюминия, содержащего, мас.%: Al2O3 - 48-59; СаО - 0,3-1; Fe2O3 - 1,5-2,5; SiO2 - 0-1,3; MgO - 0-4; Na2O - 2,5-10; SO3 - 0-4; п.п.п. - 33-35, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
шлам щелочного травления алюминия - 35-40,
ортофосфорная кислота 60%-ной концентрации - 60-65,
а термообработку проводят при температуре 250-350°C в течение двух часов.
В начале получали концентрированный состав кислых алюмофосфатов путем затворения сухого шлама щелочного травления алюминия ортофосфорной кислотой определенной концентрации. Так. для получения алюмофосфатной связки типа Al(H2PO4)3 на каждые 100 г 60%-ной ортофосфорной кислоты берем 15,9 г тонкомолотого шлама щелочного травления алюминия, химический состав которого представлен в таблице 1.
Таблица 1 | |||||||
Химический состав шлама щелочного травления алюминия | |||||||
Содержание оксидов в шламе, % | |||||||
Al2O3 | СаО | Fe2O3 | SiO2 | MgO | Na2O | SO3 | П.П.П. |
48-59 | 0,3-1 | 1,5-2,5 | 0-1,3 | 0-4 | 2,5-10 | 0-4 | 33-35 |
Таким образом, состав раствора был следующим:
шлам щелочного травления алюминия - 37,1%,
ортофосфорная кислота 60%-ной концентрации - 62,9%.
Присутствие щелочного компонента в шламе, а именно Na2O, ускоряет процесс образования концентрированного раствора Al(H2PO4)3 при нормальной температуре.
Водный раствор получали путем введения воды в ранее приготовленный концентрированный состав алюмофосфатных связующих, синтезированных на основе высокоглиноземистого шлама (отхода цветной металлургии - шлама щелочного травления алюминия) и ортофосфорной кислоты с определенной плотностью.
При сушке и обжиге происходит превращение водорастворимых алюмофосфатов, находящихся в порах огнеупоров, в кристаллические соединения типа метафосфата Al(H2PO3)3 с последующим переходом в стабильный и высокоогнеупорный трехзамещеный алюмофосфат AlPO4. Одновременно протекает и химическая реакция между минералами шамотного огнеупора (силлиманита Al2O3·SiO2, муллит 3Al2O3·SiO2) с кислыми алюмофосфатами Al(H2PO4)3 и Al2(HPO4)3 с образованием на конечном этапе трехзамещенного алюмофосфата AlPO4. Данные физико-химические превращения в порах огнеупоров приводят к образованию значительно большего количества алюмофосфата AlPO4. В основе научного подхода к применению водорастворимых алюмофосфатов в процессе пропитки шамотных огнеупоров лежит их химическая активность к взаимодействию со многими неорганическими соединениями (оксидами, силикатами и т.д.) и способность жидких растворов кристаллизоваться в процессе нагревания, переходя из метастабильного соединения Al(РО3)3 в стабильный алюмофосфат AlPO4. Фосфаты по условию образования представляют собой неорганические полимеры. Основным структурным элементом фосфатов служит группа PO4 3-, которая на поверхности имеет один атом кислорода, соединенный двойной связью с центральным атомом фосфора. Такое строение придает поверхности штучных шамотных огнеупоров способность несмачиваемости различными расплавами. Поэтому жидкие водорастворимые кислые алюмофосфаты предпочтительно применять в качестве раствора для пропитки в нормальных условиях штучных шамотных огнеупоров алюмосиликатного состава.
Пример
Водорастворимые кислые алюмофосфаты готовили путем смешивания нанотехногенного сырья в виде высокоглиноземистого шлама (отход цветной металлургии - шлам щелочного травления алюминия), состоящий в основном из гидроксида алюминия Al(ОН)3 с ортофосфорной кислотой в определенном соотношении:
шлам щелочного травления алюминия - 35-40,
ортофосфорная кислота 60%-ной концентрации - 60-65.
Образование кислых алюмофосфатов происходило по следующим реакциям /Будников П.П., Хорошавин Л.Б. Огнеупорные бетоны на фосфатных связках, Изд. "Металлургия", М., 1971, с.42/ [3].
Образцы штучного шамотного огнеупора размером 5×5×5 см погружались в емкости с водорастворимыми алюмофосфатами на 6-8 часов при нормальной температуре t=20°C:
I серия - в раствор однозамещенного алюмофосфата Al(H2PO4)3 с плотностью ρ=1,52 г/см3;
II серия - в раствор двузамещенного алюмофосфата Al2(HPO4)3 с плотностью р=1,45 г/см3. После этого образцы шамотного огнеупора подвергались термической обработке при температуре 250-350°C в течение 2 часов.
При пропитке огнеупоров растворами Al(H2PO4)3 и Al2(HPO4)3 происходит полное заполнение всех пор материала. В процессе термообработки протекают активные химические реакции между минералами шамотного огнеупора (силлиманита Al2O3·SiO2, муллита 3Al2O3·2SiO2) с кислыми алюмофосфатами Al(H2PO4)3 и Al2(HPO4)3 с образованием на конечном этапе трехзамещенного алюмофосфата AlPO4. Также при нагревании пропитанных огнеупоров происходит превращение кислых алюмофосфатов Al(H2PO4)3 и Al2(HPO4)3, не вступивших в реакцию с минералами Al2O3·SiO2 и 3Al2O3·2SiO2, в метафосфат Al(РО3)3 с последующим переходом его в стабильный и высокоогнеупорный трехзамещеный алюмофосфат AlPO4.
Свойства огнеупоров, полученных по данному способу, представлены в таблице 2.
Пропитка образцов шамотного огнеупора водными растворами специально синтезированных кислых алюмофосфатов типа Al(H2PO4) и Al2(HPO4) и дальнейшая термообработка позволили повысить их эксплуатационную прочность в 2,5-3 раза. Кроме того, предлагаемый способ по сравнению с прототипом имеет и другие преимущества:
- заявляемый способ позволяет проводить процесс пропитки штучных огнеупоров при нормальной температуре, что исключает весьма небезопасный процесс "кипячения";
- применяемые сырьевые материалы для приготовления растворов фосфатных связующих являются недефицитными и многие взяты из промышленных отходов, поэтому предлагаемый способ является недорогим среди известных способов;
- использование предлагаемого способа позволяет повысить качество огнеупоров и способствует утилизации промышленных отходов.
Источники информации
1. Хлыстов А.И. Физико-химические основы применения фосфатных связок при ремонте футеровок тепловых агрегатов. Ж., Огнеупоры и техническая керамика, 2008, №3, с.41.
2. Авторское свидетельство СССР №763298, кл. C04B 41/06, C04B 35/18, 1980.
3. Будников П.П., Хорошавин Л.Б. Огнеупорные бетоны на фосфатных связках, Изд. "Металлургия", М., 1971, с.42.
Claims (1)
- Способ повышения эксплуатационных характеристик алюмосиликатного огнеупора, содержащего 30-40% Al2O3, путем пропитки водным раствором фосфатных связующих с последующей термообработкой, отличающийся тем, что пропитку осуществляют в нормальных условиях в течение 6-8 ч водным раствором кислого алюмофосфата типа Al(H2PO4)3 плотностью 1,52 г/см3, синтезированного на базе ортофосфорной кислоты и шлама щелочного травления алюминия, содержащего в мас.%: Al2O3 - 48-59; СаО - 0,3-1; Fe2O3 - 1,5-2,5; SiO2 - 0-1,3; MgO - 0-4; Na2O - 2,5-10; SO3 - 0-4; п.п.п. - 33-35, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
шлам щелочного травления алюминия 35-40 ортофосфорная кислота 60%-ной концентрации 60-65,
а термообработку проводят при температуре 250-350°C в течение двух часов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127297/03A RU2474559C1 (ru) | 2011-07-01 | 2011-07-01 | Способ повышения эксплуатационных характеристик алюмосиликатного огнеупора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127297/03A RU2474559C1 (ru) | 2011-07-01 | 2011-07-01 | Способ повышения эксплуатационных характеристик алюмосиликатного огнеупора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011127297A RU2011127297A (ru) | 2013-01-10 |
RU2474559C1 true RU2474559C1 (ru) | 2013-02-10 |
Family
ID=48795288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011127297/03A RU2474559C1 (ru) | 2011-07-01 | 2011-07-01 | Способ повышения эксплуатационных характеристик алюмосиликатного огнеупора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2474559C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638065C2 (ru) * | 2015-12-29 | 2017-12-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Огнеупорное изделие и способ его получения |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2433698A1 (de) * | 1973-11-22 | 1975-05-28 | Toyota Motor Co Ltd | Hochfestes keramisches material fuer gussauskleidungen sowie verfahren zu dessen herstellung |
SU763298A1 (ru) * | 1977-04-25 | 1980-09-15 | Государственный Всесоюзный Научно- Исследовательский Институт Цементной Промышленности | Способ упрочнени обожженных алюмосиликатных огнеупоров |
SU1301811A1 (ru) * | 1985-11-19 | 1987-04-07 | Государственный Научно-Исследовательский,Проектный И Конструкторский Институт Сплавов И Обработки Цветных Металлов "Гипроцветметобработка" | Огнеупорна масса дл футеровки индукционных тигельных печей |
SU1518325A1 (ru) * | 1987-11-23 | 1989-10-30 | Специализированная Проектно-Конструкторская Организация По Наладке Технологических Процессов Производства И Оказанию Помощи Предприятиям Оргтехстром | Раствор дл пропитки алюмосиликатных огнеупоров |
RU2212387C2 (ru) * | 2001-06-06 | 2003-09-20 | Смирнов Виталий Романович | Огнеупорная масса |
EP1218315B1 (en) * | 1999-08-26 | 2004-10-27 | The University Of British Columbia | Process for making chemically bonded sol-gel ceramics |
RU2265780C2 (ru) * | 2004-01-26 | 2005-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СамГАСУ) | Способ ремонта футеровки тепловых агрегатов жаростойким бетоном |
-
2011
- 2011-07-01 RU RU2011127297/03A patent/RU2474559C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2433698A1 (de) * | 1973-11-22 | 1975-05-28 | Toyota Motor Co Ltd | Hochfestes keramisches material fuer gussauskleidungen sowie verfahren zu dessen herstellung |
SU763298A1 (ru) * | 1977-04-25 | 1980-09-15 | Государственный Всесоюзный Научно- Исследовательский Институт Цементной Промышленности | Способ упрочнени обожженных алюмосиликатных огнеупоров |
SU1301811A1 (ru) * | 1985-11-19 | 1987-04-07 | Государственный Научно-Исследовательский,Проектный И Конструкторский Институт Сплавов И Обработки Цветных Металлов "Гипроцветметобработка" | Огнеупорна масса дл футеровки индукционных тигельных печей |
SU1518325A1 (ru) * | 1987-11-23 | 1989-10-30 | Специализированная Проектно-Конструкторская Организация По Наладке Технологических Процессов Производства И Оказанию Помощи Предприятиям Оргтехстром | Раствор дл пропитки алюмосиликатных огнеупоров |
EP1218315B1 (en) * | 1999-08-26 | 2004-10-27 | The University Of British Columbia | Process for making chemically bonded sol-gel ceramics |
RU2212387C2 (ru) * | 2001-06-06 | 2003-09-20 | Смирнов Виталий Романович | Огнеупорная масса |
RU2265780C2 (ru) * | 2004-01-26 | 2005-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СамГАСУ) | Способ ремонта футеровки тепловых агрегатов жаростойким бетоном |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638065C2 (ru) * | 2015-12-29 | 2017-12-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Огнеупорное изделие и способ его получения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011127297A (ru) | 2013-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7608302B2 (en) | Method for suppressing reaction of molten metals with refractory materials | |
RU2586893C2 (ru) | Продукт на основе сульфата кальция и способы его изготовления | |
US3899342A (en) | Complex phosphates | |
RU2521980C1 (ru) | Композиция для изготовления жаростойких композитов | |
KR102038335B1 (ko) | 증진된 활성 및 수열 안정성을 갖는 인 개질된 크래킹 촉매 | |
RU2631447C1 (ru) | Керамическая масса для изготовления стеновых облицовочных изделий | |
RU2474559C1 (ru) | Способ повышения эксплуатационных характеристик алюмосиликатного огнеупора | |
Roshchupkina et al. | Innovative technology developments aimed at structural-chemical modification of lining materials based on nonferrous metalurgy waste and phosphate binders | |
CN108530093A (zh) | 一种高强度耐火材料及其制备方法 | |
RU2564330C1 (ru) | Состав для изготовления легковесного огнеупора | |
RU2683082C1 (ru) | Способ получения кальцийалюмосиликатного неорганического коагулянта | |
RU2655556C1 (ru) | Способ получения вяжущего | |
SU1039919A1 (ru) | Способ получени св зующего дл огнеупорных изделий | |
SU996382A1 (ru) | Сырьева смесь дл приготовлени жаростойкого бетона | |
SU996372A1 (ru) | В жущее | |
SU499240A1 (ru) | Бетонна смесь | |
RU2379264C1 (ru) | Сырьевая смесь для производства керамовермикулитовых изделий | |
RU2659104C1 (ru) | Способ ремонта футеровки теплового агрегата | |
SU588208A1 (ru) | Масса дл изготовлени капсельного припаса | |
Bogahawatta et al. | The influence of phosphate on the properties of clay bricks | |
RU2094406C1 (ru) | Известково-силикатно-периклазовый клинкер | |
SU1509344A1 (ru) | Св зующее | |
SU782945A1 (ru) | Св зующее дл самотвердеющих противопригарных покрытий | |
KHLYSTOV et al. | HEAT-RESISTANT COMPOSITIONS BASED ON WASTE OF ENTERPRISES OF CERAMIC INDUSTRY | |
JPS5863770A (ja) | 結合剤 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170702 |