RU2620800C1 - Способ получения плавленого корунда - Google Patents

Способ получения плавленого корунда Download PDF

Info

Publication number
RU2620800C1
RU2620800C1 RU2015152639A RU2015152639A RU2620800C1 RU 2620800 C1 RU2620800 C1 RU 2620800C1 RU 2015152639 A RU2015152639 A RU 2015152639A RU 2015152639 A RU2015152639 A RU 2015152639A RU 2620800 C1 RU2620800 C1 RU 2620800C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fused corundum
corundum
components
tooling
production method
Prior art date
Application number
RU2015152639A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Николаевич Сафронов
Герман Николаевич Сафронов
Ленар Рустамович Харисов
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
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 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Priority to RU2015152639A priority Critical patent/RU2620800C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2620800C1 publication Critical patent/RU2620800C1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/42—Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при изготовлении огнеупорных материалов, абразивов. Для получения плавленого корунда смешивают исходные компоненты, зажигают шихту и инициируют процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). В качестве исходных компонентов используют составляющие железо-алюминиевого термита, которые вступают в экзотермическую реакцию, в результате которой получают плавленый корунд. Продукт охлаждают и измельчают. В качестве оснастки используют металлический кожух, футерованный измельченной шлаковой фазой предыдущих плавок. Изобретение позволяет получить плавленый корунд с содержанием Al2O3 не менее 94% без применения дорогостоящей огнеупорной оснастки.

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления огнеупорных материалов - заполнителей, порошков, цементов. Полученный материал после предварительной подготовки также может быть использован в качестве абразива.
Известен способ получения огнеупорных материалов [1], включающий смешение исходных компонентов, их термообработку в пламенных или электрических печах, последующее охлаждение и измельчение. Корунд обычно получают плавлением технического глинозема или боксита в электропечах при 2000-2400°С.
Недостатком [1] является использование в качестве сырья невозобновляемых природных ресурсов, большой расход электрической энергии, необходимой для нагрева и расплавления бокситов, что обуславливает высокую стоимость корунда.
Наиболее близким по существу заявляемого изобретения, прототипом, является способ получения корунда [2], заключающийся в сжигании алюминийсодержащего сырья при избыточном давлении 15-25 МПа. Исходная смесь состоит из алюминия фракции 20-600 мкм, воды (массовое соотношение вода:алюминий - (1,05-1,25):1), водного раствора силиката натрия в количестве 0,45-1,55 мас. ч. на 100 ч. исходной смеси.
Недостатком прототипа [2] является сложность аппаратурного оформления, необходимость предварительной подготовки исходных компонентов.
Целью предлагаемого изобретения является получения плавленого корунда путем инициирования экзотермической реакции.
Цель достигают способом, при котором смешивают исходные компоненты, в качестве которых используют составляющие железо-алюминиевого термита, зажигание шихты и возникновение процесса СВС, охлаждение и измельчение его, отличающимся тем, что исходные компоненты вступают экзотермическую реакцию, в результате которой синтезируется плавленый корунд.
Технический результат - получение плавленого корунда с твердостью 9 баллов по шкале Мооса, температурой плавления более 2000°С и содержанием Al2O3 не менее 94% в процессе самораспространяющего высокотемпературного синтеза без применения дорогостоящей огнеупорной оснастки.
Наибольшей прочностью и термостойкостью системы Al2О3-SiО2 обладают корундовые огнеупоры. Корунд - α-оксид алюминия (Al2O3), кристаллизующийся в гексагональной системе. Плавленые корундовые изделия применяются в наиболее ответственных местах, например в подинах нагревательных печей, где они благодаря высокой прочности выдерживают давление и удары тяжелых слитков и не взаимодействуют с оксидами железа при температуре службы.
Заявляемое изобретение может быть осуществлено, например, следующим путем. Предлагаемый способ получения корунда основан на использовании СВС процесса для синтезирования корунда. Может использоваться термитная смесь любого известного состава, содержащая в качестве восстановителя алюминий, например [3], или термитная смесь, составленная на основе отходов производства [4]. Термитная смесь готовится в мешалке любого типа и помещается в металлический кожух, футерованный измельченной шлаковой фазой предыдущих плавок. Отличием от существующей технологии изготовления огнеупоров является то, что плавленый корунд синтезируется в результате экзотермической реакции между исходными компонентами, которыми являются отходы машиностроительных предприятий, что обеспечивает протекание процесса СВС без использования внешних источников тепла. В результате образуется плавленый корунд и железосодержащая металлическая фаза. Вследствие высокой температуры процесса СВС и низкой теплопроводности корундовой футеровки происходит разделение металлической и шлаковой фазы. Слиток металлической фазы может быть использован для изготовления фасонных изделий. Полученный сплав корунда измельчается, промывается в воде и проходит сушку при температуре (120±5)°С в течение 1 часа. Из полученного корунда изготовляется корундобетонная смесь, которой футеруются ковши для транспортировки жидкого металла. Стойкость футеровки ковша из полученной смеси составляет не менее 60 плавок. Если корунд предполагается использовать как абразивный материал, то после промывки и сушки проводится просев корунда до желаемого размера абразивного зерна.
Таким образом, предлагаемый способ проведения процесса СВС позволяет получать плавленый корунд с твердостью 9 баллов по шкале Мооса, температурой плавления более 2000°С и содержанием Al2O3 не менее 94% без использования дорогостоящей оснастки, материалов и энергоносителей, решая при этом проблему утилизации дисперсных отходов машиностроения и металлургии.
Приведенные примеры применения предлагаемого изобретения показывают его полезность для огнеупорной промышленности и могут быть использованы для изготовления огнеупорных материалов - заполнителей, порошков, цементов. Полученный материал после предварительной подготовки также может быть использован в качестве абразива.
Предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям новизны, так как при определении уровня техники не обнаружено средство, которому присущи признаки, идентичные (то есть совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) всем признакам, перечисленным в формуле изобретения, включая характеристику назначения.
Предлагаемое изобретение имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.
Заявленное техническое решение можно реализовать в оснастке, состоящей из металлического кожуха, футерованного измельченной шлаковой фазой предыдущих плавок.
Использованные источники
1. Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров. - М.: Металлургия, 1978-377 с.
2. Патент РФ 2176985, опубликовано 20.12.2001 г.
3. Авт.св. СССР № 475234, опубликовано в 1975 г.
4. Патент РФ 2126734, опубликовано 27.02.1999 г.

Claims (1)

  1. Способ получения плавленого корунда, включающий смешение исходных компонентов, в качестве которых используют составляющие железо-алюминиевого термита, зажигание шихты и возникновение процесса СВС, охлаждение и измельчение его, отличающийся тем, что исходные компоненты вступают в экзотермическую реакцию, в результате которой синтезируется плавленый корунд, при этом в качестве оснастки используется металлический кожух, футерованный измельченной шлаковой фазой предыдущих плавок.
RU2015152639A 2015-12-08 2015-12-08 Способ получения плавленого корунда RU2620800C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015152639A RU2620800C1 (ru) 2015-12-08 2015-12-08 Способ получения плавленого корунда

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015152639A RU2620800C1 (ru) 2015-12-08 2015-12-08 Способ получения плавленого корунда

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2620800C1 true RU2620800C1 (ru) 2017-05-29

Family

ID=59032040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015152639A RU2620800C1 (ru) 2015-12-08 2015-12-08 Способ получения плавленого корунда

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620800C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2176985C1 (ru) * 2000-06-30 2001-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Поволжский АвиТИ" Способ получения корунда
CN101774801A (zh) * 2010-02-04 2010-07-14 南通大学 采用自蔓延高温合成制备陶瓷复合钢管的反应物料
RU2011112754A (ru) * 2011-04-01 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная ин Способ получения плавленого корунда
WO2013076249A2 (de) * 2011-11-25 2013-05-30 Center For Abrasives And Refractories Research And Development - C.A.R.R.D. Gmbh Titanoxidhaltige aluminiumoxidpartikel auf basis von im elektrischen lichtbogenofen aus kalzinierter tonerde geschmolzenem korund sowie ein verfahren zu deren herstellung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2176985C1 (ru) * 2000-06-30 2001-12-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Поволжский АвиТИ" Способ получения корунда
CN101774801A (zh) * 2010-02-04 2010-07-14 南通大学 采用自蔓延高温合成制备陶瓷复合钢管的反应物料
RU2011112754A (ru) * 2011-04-01 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная ин Способ получения плавленого корунда
WO2013076249A2 (de) * 2011-11-25 2013-05-30 Center For Abrasives And Refractories Research And Development - C.A.R.R.D. Gmbh Titanoxidhaltige aluminiumoxidpartikel auf basis von im elektrischen lichtbogenofen aus kalzinierter tonerde geschmolzenem korund sowie ein verfahren zu deren herstellung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zong et al. Preparation of anorthite-based porous ceramics using high-alumina fly ash microbeads and steel slag
Li et al. In situ synthesis of Al–TiC in aluminum melt
CN103304222A (zh) 一种Al2O3/ZrO2共晶陶瓷的燃烧合成熔铸的方法
CN104692820B (zh) 一种高温致密的不烧复合砖及其成型工艺
CN106588059A (zh) 一种石灰回转窑用预制件及其制备方法
CN104261848A (zh) 一种含氧化铬的莫来石砖及其制备方法
CN104446547A (zh) 一种中频感应电炉用炉衬材料及其制备方法和使用方法
Cai et al. Porous NbAl3/TiAl3 intermetallic composites with controllable porosity and pore morphology prepared by two-step thermal explosion
CN103539474A (zh) 高铝高强耐火浇注料
RU2620800C1 (ru) Способ получения плавленого корунда
Pozdniakov et al. The synthesis of novel powder master alloys for the modification of primary and eutectic silicon crystals
CN103274695B (zh) 一种非氧化物共晶陶瓷燃烧合成熔铸的方法
Cho et al. Feasible process for producing in situ Al/TiC composites by combustion reaction in an Al melt
CN103896608A (zh) 一种铬刚玉钛砖及其生产方法
CN102586653A (zh) 一种汽车安全零部件的变质铸造铝合金的制备方法
CN103555974A (zh) 铝镁法生产高钛铁合金
CN104177109A (zh) 一种刚玉-镁铝尖晶石耐火材料的制备工艺
Miloserdov et al. High-temperature synthesis of cast Cr 2 AlC at an inert gas overpressure
CN104370560B (zh) 一种中间包浇注料的制备方法
CN103539468B (zh) 电厂锅炉用高铝质高温耐火浇注料
CN104761271A (zh) 一种镁铝尖晶石-BN-Sialon复相耐火原料及其制备方法
US3784385A (en) Method of preparing mix for producing refractory gas concrete and the product obtained thereby
Svynarenko et al. Structure and refinement performance of Al-5Ti-0.2 C master alloy produced via an improved self propagating synthesis approach
Gorshkov et al. Autowave synthesis of cast Mo-W-Si silicides
CN104878239A (zh) 氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法

Legal Events

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

Effective date: 20171209