керамическая масса для получения кислотоупоров

Формула изобретения

Керамическая масса для получения кислотоупоров, включающая необогащенный каолин, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома с содержанием, мас.%: SiO₂ 5,6; Аl₂O₃ 54,8; Fe₂O₃ 1,85; СаО 13,8; MgO 14,7; Cr ₂О₃ 5,3; R₂O 2,3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Необогащенный каолин	50-80
Шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома	20-50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для получения керамического кислотоупорного материала.

Известна керамическая масса для получения кислотоупоров следующего состава, мас.%: глинистая часть «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд - 50-70, «хвосты» обогащения полиметаллических руд - 10-20, шамот - 20-30 (патент № 11976. Республика Казахстан, МПК C04B 33/00. Керамическая масса для изготовления кислотоупоров. / B.C.Абдрахимова, опубл. 16.09.02, БИ № 9).

Недостатком указанного состава является относительно низкая термостойкость (7-9 теплосмен).

Наиболее близкой к изобретению является керамическая масса для получения кислотоупоров, включающая следующие компоненты, мас.%: необогащенный каолин - 45-60, солевые алюминиевые шлаки - 30-38, «хвосты» обогащения полиметаллических руд - 10-17 (патент РФ № 2308435, МПК C04B 33/138. Керамическая шихта для изготовления кислотоупорных плиток. / Е.С.Абдрахимова, В.З.Абдрахимов, опубл. 20.10.2007, БИ № 29).

Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкая морозостойкость кислотоупоров.

Данный состав принят в качестве прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости и морозостойкости кислотоупоров.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую необогащенный каолин дополнительно вводят шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Необогащенный каолин	50-80
Шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома
с содержанием мас.%: SiO2 - 5,6; Al2O 3 - 54,8;
Fe 2O3 - 1,85; CaO - 13,8; MgO - 14,7;
Cr 2O3 - 5,3; R2O - 2,3	20-50

В качестве глинистого компонента для производства кислотоупоров использовалась каолиновая глина, минералогический состав которой представлен следующими минералами, маc.%: каолинит - 45-50, полевой шпат - 20-30, кварц - 10-20, кальцит - 2-4, оксиды железа - 1-3, органические примеси (гумусовые вещества) - 1,8-2. Усредненный химический состав необогащенного каолина представлен следующими оксидами, мас.%: SiO₂ - 69,8; Al₂O₃ - 16,38; Fe₂O₃ - 3,10; CaO - 3,02; MgO - 1,42; R₂O - 0,20; п.п.п.- 5,08. По суммарному содержанию Al₂O₃+TiO₂ он относится - к полукислым глинам с высоким содержанием красящих оксидов (Fe ₂O₃ более 3%), по содержанию частиц размером менее 0,005 мм (35-38%) исследуемое сырье относится - к грубодисперсному, по пластичности - умеренно-пластичное (число пластичности 10-15), по чувствительности к сушке - малочувствительное, по огнеупорности - тугоплавкое (огнеупорность 1520-1550°C), по спекаемости - среднеспекающееся с интервалом спекаемости 100-120°C.

Шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома представляют собой материал плотной порфировидной структуры красно-бурого цвета с вкраплениями шпинели. Усредненный химический состав шлаков представлен следующими оксидами, мас.%: SiO₂ - 5,6; Al₂O₃ - 54,8; Fe₂O₃ - 1,85; CaO - 13,8; MgO - 14,7; Cr₂O₃ - 5,3; R₂O - 2,3. Фазовый состав шлаков представлен алюминатами состава CaO·Al₂O₃, CaO·7Al ₂O₃, и алюмомагнезиальной хромосодержащей шпинелью. Огнеупорность шлаков - 1580-1620°C, температура деформации под нагрузкой 0,2 МПа: начало размягчения - 1280-1300°C, разрушения 1500-1550°C.

Введение в составы керамических масс шлака от выплавки безуглеродистого феррохрома, за счет повышенного содержания в нем Al₂O₃ , позволит значительно повысить термостойкость и морозостойкость кислотоупоров.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 20-24%, из которой формовали квадратные плитки типа ПК-1, которые высушивались до остаточной влажности 1 не более 5% и затем обжигались при температуре 1250°C. В табл.1 приведены составы керамических масс, а в табл.2 - физико-механические показатели кирпича.

Таблица 1 Составы керамических масс
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%
1	2	3	4
Необогащенный каолин	80	70	60	50
Шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома	20	30	40	50

Таблица 2 Физико-механические показатели кислотоупоров
Показатели	Составы	Прототип
1	2	3	4
Морозостойкость, циклы	87	97	115	110	35-49
Механическая прочность при изгибе, МПа	54,5	60,2	71,4	70,2	-
Термостойкость, теплосмены	15	18	24	22	9-14
Кислотостойкость, %	98,2	98,9	99,05	99,0	97,9-98,9

Как видно из табл.2 кислотоупоры из предложенных составов имеют более высокую морозостойкость и термическую стойкость, чем у прототипа.

Полученное техническое решение при использовании шлаков от выплавки безуглеродистого феррохрома позволяет повысить морозостойкость и термостойкость кислотоупоров

Использование техногенного сырья при получении кислотоупоров способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению сырьевой базы для керамических материалов.