СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРДИЕРИТОВЫХ ОГНЕУПОРОВ
METHOD OF CORDIERITE REFRACTORY PREPARATION

Изобретение относится к технологии производства огнеупоров, а именно к огнеупорным массам из специально приготовленных природных (тугоплавкая глина) и искусственных материалов - периклаза, используемых для изготовления материалов футеровки внутренней части плавильных печей, не входящих в прямой контакт с расплавом.
Известны керамические кордиеритовые массы, получаемые из чистых оксидов алюминия, кремния и магния (а.с. СССР 425880, кл. С04В 35/18, 1974, а.с. СССР №1024439, кл. С04В 33/22, 1983).
Недостатком известных способов является то, что конечная температура обжига составляет 1600-1700°С, что ведет к удорожанию изделия.
А.С. СССР 591437, кл. С04В 35/18, 1978 - наиболее близкое к заявленному способу получения кордиеритовых огнеупоров, включает в себя изготовление кордиеритовой массы путем совместного помола и смешения компонентов в вибрационной мельнице.
Недостатки в указанном способе следующие: высокая температура обжига, равная 1700°С, использование чистых дорогостоящих оксидов.
Задача изобретения состоит в повышении выхода и качества кордиеритовой массы за счет использования местных дешевых материалов и их совместной механоактивации (МА) в высокоэнергонапряженных мелющих аппаратах с воздействием до 50g на шихту, величина воздействия зависит от соотношения массы шихты к массе мелющих тел, а также типа мельницы.
2
2
Сущность изобретения сотоит в следующем. В состав массы вводили периклаз (ППК-88) после активации в сухом режиме в планетарной мельнице конструкции С.И.Голосова (в дальнейшем М-3) (Механохимические явления при сверхтонком измельчении. Новосибирск, 1971. С.23-40, сб. науч. тр. ИГиГ АН СССР) в течение 30; 60; 90 с. Масса активируемого материала составляла 100 г, мелющих тел из стальной шарикоподшипниковой дроби диаметром 3 мм - 1500 г (т.е. в соотношении 1:15). При активации периклаза достигалась удельная поверхность материала до 18,2 м/г (соответствующая 90 с активации) по сравнению с исходным значением, равным приблизительно 2 м/г, и наличие фракций менее 10 мкм от 80 до 95%, также в шихту для совместной активации добавлен оксид алюминия.
После механоактивации (МА) вводимый периклаз приобрел некоторую дефектность структуры зерен, что подтверждается данными рентгенографического анализа (РФА) и анализом удельной поверхности порошка. Для определения образовавшихся веществ полученные образцы подвергали РФА на рентгеновском дифрактометре «Дрон-3» на Си-излучение.
Пример осуществления.
1. Активацию периклаза проводят в планетарной мельнице периодического действия М-3 в течение 30 с с соотношением материал:мелющие тела 1:15.
2. Активированный периклаз вводят в шихту из глины Кантатской и оксида алюминия.
3. Шихту из глины Кантатской, оксида алюминия и механоактивированного периклаза подвергают совместной активации в планетарной мельнице периодического действия М-3 в течение 90 с с соотношением материал:мелющие тела 1:15.
4. Формовочную массу приготавливают путем увлажнения механоактивированной шихты водой до 12 масс.% и тщательно перемешивают для придания однородности.
5. Из формовочной массы приготавливают образцы цилиндрической формы с высотой и диаметром 30 мм.
6. Проводят последовательную сушку сформованных образцов при 60°С и 110°С в течение одного и трех часов соответственно.
7. Обжиг высушенных образцов осуществлялся при 1200°С в течение трех часов.
Данные о зависимости выхода кордиерита от времени МА шихты приведены в таблице 1.
табл.1
Время МА, с
30
60
90
Выход кордиерита, %
45-55
55-75
75-95
Данные о соотношениях между компонентами шихты приведены в таблице 2.
табл.2
Компонент
Глина Кантатская
Периклаз ППК-88
Оксид алюминия
Содержание, масс.%
75-85
25-15
0-10
После РФА (фиг.1) при сравнении данных анализа выяснилось следующее: выход кордиерита в смеси, подвергнутой совместной активации, гораздо больше, чем смеси того же состава, но без активации (фиг.16). Подтверждением этого является наличие на фиг.1а соответствующих межплоскостных расстояний (d), равных 0,839; 0,485; 0,312; 0,301 нм, свидетельствующих о том, что периклаз при совместной активации с глиной переходит в более активное состояние.
Таким образом, на основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что активация шихты, даже в течение незначительного времени, приводит к ее повышенному реакционному состоянию, что позволяет производить реакцию образования кордиерита при меньшей температуре.
Использование предлагаемого способа получения кордиеритовых огнеупоров позволяет:
1) использовать местные материалы, ранее не применявшиеся для изготовления кордиеритовых огнеупоров,
2) снизить температуру обжига изделия,
3) повысить качество получаемого кордиерита,
4) повысить реакционную способность шихты.