СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРУНДОВЫХ ОГНЕУПОРОВ
METHOD TO MANUFACTURE CORUNDUM REFRACTORY MATERIALS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способу изготовления корундовых огнеупоров методом виброформования, устойчивых к воздействию высоких температур и агрессивных сред, которые могут быть использованы в различных тепловых установках.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ получения огнеупорных безобжиговых изделий на основе концентрированных вяжущих суспензий, для применения в металлургической промышленности в качестве сталеразливочного припаса [патент РФ 2169718, С04В 35/14, опубл. 27.06.2001]. Данный способ включает приготовление формовочной смеси из вяжущей суспензии и алюмосиликатного заполнителя, загрузку полученной смеси в форму, виброформование и сушку.
Недостатком данного способа является отсутствие предварительной подготовки исходных компонентов, повышенное содержание дисперсионной среды, что приводит к невысокой плотности и неоднородности готовых изделий. Прочность таких изделий также невысока.
Известен, например, способ изготовления керамических изделий, предназначенных для использования в целлюлозно-бумажной промышленности, в частности вихревых конических очистителей, применяемых для удаления толстых породных частиц древесины и минеральных примесей из древесной массы [патент РФ №2035431, С04В 35/00, опубл. 1995.05.20] Способ включает смешивание корундового наполнителя с добавками и гидролизованным этилсиликатом, формование изделий методом вибролитья, их отверждение, сушку и обжиг при температуре 1230-1250°С. Однако изделия, полученные по данному способу, также не могут отвечать критерию плотный, т.к. их пористость после обжига составляет - 21,1-21,6%.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом является способ изготовления муллитокорундовых огнеупорных изделий [патент РФ 2284974, С04В 35/185 опубл. 2006.10.10], включающий помол глинозема Гк в присутствии гидрофобизирующей жидкости: полигидросилоксана 136-41 в количестве 0,018-0,020 мас.%, приготовление водной формовочной массы из порошков плавленого муллита, электрокорунда и молотого глинозема Гк, вылеживание массы и дополнительное смешение, вибролитье заготовок, их сушку и обжиг. Состав формовочной массы представлен ингредиентами, мас.%: плавленый муллит, фракции (мм) (0,8-4,0)-20,0-28,0, (0,2-0,8)-6,5-8,0; электрокорунд (мм) (0,8)-4,7-5,3, (0,5-0,63)-2,8-3,1, (0,32-0,4)-11,7-12,4, (0,20-0,25)-1,8-2,2, (0,01-0,16)-14,0-15,0; глинозем Гк 30,0-34,0; ГФЖ 136-41 (сверх 100%) 0,0115-0,0135; вода (сверх 100%) 6-8.
К недостаткам прототипа следует отнести низкую плотность обожженных изделий, высокую пористость, а также повышенную влажность формовочной массы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является создание способа получения корундовых огнеупоров с повышенной плотностью обожженных изделий и с уменьшенной пористостью, а также снижение формовочной влажности при сохранении высокой виброподвижности формовочной массы.
Поставленная задача решена в предлагаемом способе, включающем помол глинозема, приготовление водной формовочной массы из порошков электрокорунда с молотым глиноземом, вибролитье заготовок и обжиг, при этом в качестве связующего при приготовлении формовочной массы используют водный экстракт аммониевых солей гумусовых кислот торфа с массовой долей сухого вещества 1…3%, взятый в количестве 4,5…5,5% от массы сухой смеси, а обжиг заготовок производят при температуре 1600…1700°С и используют сухую смесь следующего состава, мас.%:
электрокорунд белый F-12
10-15
электрокорунд белый F-36
35-45
электрокорунд белый F-220
15-25
глинозем ГН молотый
25-30
Водный экстракт аммониевых солей гумусовых кислот торфа представляет собой жидкость от темно-коричневого до черного цвета и может быть получен в результате гидролиза торфа в водном аммиаке при повышенном давлении, например, по патенту РФ №2310633, опубл. 20.11.2007, бюл. №32.
Свойства используемых оксидов алюминия регламентируются следующей нормативно-технической документацией:
электрокорунд белый - ГОСТ 28818-90 (зернистость по ГОСТ 3647-80, таблица 2, приложения 5);
глинозем ГН - ГОСТ 30559-98.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1
Готовили сухую смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
электрокорунд белый F-12
- 10
электрокорунд белый F-36
- 45
электрокорунд белый F-220
- 15
глинозем ГН, молотый (S<sub>уд.</sub>=7000-8000 см<sup>2</sup>/г)
- 30
Затем в сухую смесь добавляли небольшими порциями при перемешивании водный экстракт аммониевых солей гумусовых кислот торфа с массовой долей сухого вещества - 1,0% в количестве 5,5% от массы сухой смеси. Смешение и увлажнение компонентов производили в планетарном смесителе.
Увлажненную массу помещали в форму при вибрации до полного ее заполнения. После снятия вибрации происходило тиксотропное упрочнение массы, что позволяло извлечь изделие из формы. Сформованные образцы обжигали при температуре 1600°С.
Пример 2
Формовочную массу готовили аналогично примеру 1 с тем лишь отличием, что готовили сухую смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
электрокорунд белый F-12
- 12
электрокорунд белый F-36
- 40
электрокорунд белый F-220
- 20
глинозем ГН, молотый (S<sub>уд.</sub>=7000-8000 см<sup>2</sup>/г)
- 28,
а сухую смесь увлажняли водным экстрактом аммониевых солей гумусовых кислот торфа с массовой долей сухого вещества 2,0% в количестве 5,0% от массы сухой смеси. Сформованные образцы обжигали при температуре 1650°С.
Пример 3
Формовочную массу готовили аналогично примеру 1 с тем лишь отличием, что готовили сухую смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
электрокорунд белый F-12
- 15
электрокорунд белый F-36
- 35
электрокорунд белый F-220
- 25
глинозем ГН, молотый (S<sub>уд.</sub>=7000-8000 см<sup>2</sup>/г)
- 25,
а сухую смесь смачивали водным экстрактом аммониевых солей гумусовых кислот торфа с массовой долей сухого вещества 3,0% в количестве 4,5% от массы сухой смеси. Сформованные образцы обжигали при температуре 1700°С.
Определение кажущейся плотности и пористости обожженных образцов производили по ГОСТ 2409-95. Свойства обожженных образцов приведены в таблице.
Таблица
№ п\п
Плотность образцов после обжига г/см<sup>3</sup>
Пористость образцов, %
Формовочная влажность, % от массы сухой смеси
Пример 1
3,4
8-12
5,5
Пример 2
3,4
8-13
5,0
Пример 3
3,4
9-14
4,5
Прототип
3,08
14-18
6-8
Из представленной таблицы видно, что использование заявленного изобретения позволяет повысить плотность обожженных изделий на 10%, пористость уменьшить в среднем на 30%, а также снизить формовочную влажность в среднем на 25% при сохранении высокой виброподвижности формовочной массы.
Кроме того, прочность сырцовых изделий увеличилась в 3,5-5 раз, а прочность обожженных изделий в 1,5 раза. Изделия, полученные с использованием заявленного изобретения, имеют более высокие эксплуатационные характеристики.