RU2638599C2 - Charge and method for producing mullite-silica refractory articles - Google Patents

Charge and method for producing mullite-silica refractory articles Download PDF

Info

Publication number
RU2638599C2
RU2638599C2 RU2016118966A RU2016118966A RU2638599C2 RU 2638599 C2 RU2638599 C2 RU 2638599C2 RU 2016118966 A RU2016118966 A RU 2016118966A RU 2016118966 A RU2016118966 A RU 2016118966A RU 2638599 C2 RU2638599 C2 RU 2638599C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mullite
refractory
microns
chamotte
release
Prior art date
Application number
RU2016118966A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016118966A (en
Inventor
Владимир Анатольевич Можжерин
Александр Николаевич Новиков
Вячеслав Яковлевич Сакулин
Виктор Павлович Мигаль
Галина Николаевна Салагина
Original Assignee
Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров"
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 Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" filed Critical Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров"
Priority to RU2016118966A priority Critical patent/RU2638599C2/en
Publication of RU2016118966A publication Critical patent/RU2016118966A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2638599C2 publication Critical patent/RU2638599C2/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/349—Clays, e.g. bentonites, smectites such as montmorillonite, vermiculites or kaolines, e.g. illite, talc or sepiolite
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • 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
    • C04B35/16—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 silicates other than clay
    • C04B35/18—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 silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/185—Mullite 3Al2O3-2SiO2
    • 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
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/62635—Mixing details

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: charge for producing mullite-silica refractory comprises mullite-corundum chamotte as a grain component with Al2O3 content more than 80 wt %, Fe2O3 not more than 2.0 with water absorption 2-6.0% and kaolinic chamotte with Al2O3 content more than 40 wt. %, Fe2O3 not more than 1.5 with water absorption not more than 3.5%, and semi-acid refractory clay as a binder containing wt %: Al2O3 20-28, SiO2 62-65, Fe2O3 1.4-1.8, Na2O 0.1-0.4, K2O 1.2-1.4 with the following content of components, wt %: mullite-corundum chamotte, 30-40; kaolin chamotte, 35-40, the binder 24-35. The method for producing mullite-silica refractory includes preparing the mixture of ground chamotte, moistening with a slip, introducing the refractory clay, pressing the produced mass with release of air: first release after applying specific force of 0.7-1.0 kN/cm2, stripping after the first release of air for 3-5 seconds, the second release of air after applying the force of 1.0-1.5 kN/cm2, then pressing at specific force of 4-6 kN/cm2, drying and annealing at 1290-1320°C. The mullite-silica refractory has porous structure with pore size distribution, %: 130-100 microns to 0.7; 100-20 microns 21-34; 20-10 microns 24-40; less than 10 microns 35-50; less than 5 microns 20-35.
EFFECT: production of mullite-silica refractory with low open porosity, having sufficient strength and low cost.
5 cl, 1 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорным формованным изделиям, а именно муллитокремнеземистым огнеупорам, устойчивым к воздействию агрессивных сред в футеровках высокотемпературных агрегатов, в частности, для кладки печей обжига анодов в алюминиевой промышленности.The invention relates to refractory molded products, namely mullite-siliceous refractories, resistant to aggressive environments in the linings of high-temperature units, in particular, for laying anode kilns in the aluminum industry.

Обжиг анодов, используемых для производства алюминия путем электролиза, одна из ответственных операций, влияющих на их качество. Для обжига применяются кольцевые печи открытого типа, обычно с двумя продольными галереями, общая длина которых может быть более сотни метров и которые содержат последовательность камер, отделенных друг от друга поперечными полыми стенками. Галереи сообщаются на их продольных концах при помощи извилистых дымоходов, которые позволяют передавать газы из одной галереи в другую. Каждая камера имеет простенки, которые образуют ячейки для обжига анодов, причем аноды погружены в углеродную засыпку. Под печи изготавливают из огнеупорного бетона, а простенки камер выполняют из муллитокремнеземистых изделий. На огнеупоры, используемые для футеровки печи, воздействуют следующие неблагоприятные факторы: воздействие натрий-фторидных испарений от криолита, содержащего в анодных огарках, входящих в состав анодной массы в количестве от 5 до 20% и восстановительной среды (углеродная засыпка и продукты ее окисления), высокая температура в камере обжига (около 1300°С), циклические термические нагрузки, в сочетании с перепадом температур по толщине простенка, высокая механическая нагрузка за счет большого размера основных элементов конструкции печи (обогреваемых простенков). В связи с этим основными техническими требованиями, предъявляемыми к муллитокремнеземистым огнеупорам, являются: низкая открытая пористость, достаточный предел прочности и термостойкость.Firing anodes used to produce aluminum by electrolysis is one of the critical operations that affect their quality. For firing, ring-type open furnaces are used, usually with two longitudinal galleries, the total length of which can be more than a hundred meters and which contain a sequence of chambers separated from each other by transverse hollow walls. Galleries communicate at their longitudinal ends with twisting chimneys that allow the transfer of gases from one gallery to another. Each chamber has piers that form cells for burning anodes, the anodes being immersed in a carbon backfill. Under the furnace they are made of refractory concrete, and the chamber walls are made of mullite-siliceous products. The following unfavorable factors affect the refractories used for lining the furnace: the effect of sodium fluoride vapor from cryolite, which is contained in the anode cinders, which are part of the anode mass in an amount of 5 to 20% and the reducing medium (carbon backfill and its oxidation products), high temperature in the firing chamber (about 1300 ° С), cyclic thermal loads, combined with a temperature difference across the thickness of the wall, high mechanical load due to the large size of the main elements of the furnace structure (both Reva piers). In this regard, the main technical requirements for mullite-siliceous refractories are: low open porosity, sufficient tensile strength and heat resistance.

Из уровня техники известна шихта для производства огнеупоров, содержащая, мас. %: огнеупорную глину 11-60, золу-унос тугоплавкую, ультракислую со сферической формой зерен с содержанием Fe2O3 не более 5% 10-80, шамот остальное до 100. Огнеупорная композиция дополнительно содержит пластификатор, например лигносульфонат и пластификатор С-3 на основе натриевых солей до 1,0% от массы композиции (сверх 100%). Для изготовления огнеупорных изделий (кирпичей, блоков и др.) указанную композицию смешивают с водой в количестве 3-15% (сверх 100%). Затем формуют изделия, сушат и обжигают при температуре 1200-1380°С (Патент РФ №2081089, С04В 33/22, 10.06.1997).The prior art charge for the production of refractories, containing, by weight. %: refractory clay 11-60, fly ash refractory, ultra-acid with a spherical shape of grains with a content of Fe 2 O 3 not more than 5% 10-80, chamotte up to 100. The refractory composition further comprises a plasticizer, for example lignosulfonate and S-3 plasticizer based on sodium salts up to 1.0% by weight of the composition (in excess of 100%). For the manufacture of refractory products (bricks, blocks, etc.), this composition is mixed with water in an amount of 3-15% (in excess of 100%). Then the products are molded, dried and fired at a temperature of 1200-1380 ° C (RF Patent No. 2081089, С04В 33/22, 06/10/1997).

Указанная композиция для изготовления огнеупорных изделий содержит в качестве сырьевого компонента золу с высоким содержание оксида железа - 5 мас. %, а для огнеупоров, используемых в качестве конструктивных элементов печей обжига анодов желательно, чтобы содержание оксида железа было менее 2,0 мас. %. Масса для производства огнеупоров готовится повышенной влажности, что приводит к появлению трещин в процессе термообработки изделий. Указанный огнеупор имеет недостаточный предел прочности при сжатии и, кроме того, повышенное значение газопроницаемости.The specified composition for the manufacture of refractory products contains as a raw material ash with a high content of iron oxide - 5 wt. %, and for refractories used as structural elements of anode kilns, it is desirable that the content of iron oxide be less than 2.0 wt. % The mass for the production of refractories is prepared with high humidity, which leads to the appearance of cracks in the process of heat treatment of products. The specified refractory has an insufficient tensile strength in compression and, in addition, an increased value of gas permeability.

Наиболее близким аналогом к изобретению является шихта для производства огнеупорных муллитокремнеземистых изделий на основе аркалыкских глин и глинозема (Патент RU №2148566, С04В 33/22, 11.08.1998). Пористость образцов 14-18%, предел прочности 42-65 Н/мм2, а температура деформации под нагрузкой 1430-1440°С. Шихта для производства указанных огнеупоров содержит, мас.%: огнеупорную глину 17-23, глинозем 5-20, каустическую соду 0,2-0,5, лигносульфонат 0,1-0,4, остальное - шамотный порошок, полученный обжигом малопластичных аркалыкских глин. Недостатки прототипа: повышенные значения открытой пористости (15-18%) и недостаточный предел прочности (42-56 Н/мм2), являющиеся следствием применяемых вещественного и зернового составов массы, а также выбора режима прессования. Для затворения порошка шамота из малопластичных аркалыкских глин, помимо глиняного шликера дополнительно используют добавку каустической соды в качестве разжижающего компонента и лигносульфонат для достижения достаточной пластичности массы.The closest analogue to the invention is a mixture for the production of refractory mullite-siliceous products based on Arkalyk clay and alumina (Patent RU No. 2148566, С04В 33/22, 08/11/1998). The porosity of the samples is 14-18%, the tensile strength is 42-65 N / mm 2 , and the deformation temperature under load is 1430-1440 ° C. The mixture for the production of these refractories contains, wt.%: Refractory clay 17-23, alumina 5-20, caustic soda 0.2-0.5, lignosulfonate 0.1-0.4, the rest is chamotte powder obtained by roasting low-plastic Arkalyk clay. The disadvantages of the prototype: increased values of open porosity (15-18%) and insufficient tensile strength (42-56 N / mm 2 ), which are a consequence of the material and grain compositions of the mass, as well as the choice of the pressing mode. For mixing chamotte powder from low-plastic Arkalyk clays, in addition to clay slip, an additional caustic soda additive is used as a thinning component and lignosulfonate to achieve sufficient mass plasticity.

Задачей, решаемой изобретением, является расширение арсенала технических средств, т.е. получение муллитокремнеземистого огнеупора с невысокой себестоимостью, с низкой открытой пористостью, обладающего достаточной прочностью. Это, в свою очередь, позволяет использовать указанные изделия в печах обжига анодов, где необходимо, чтобы изделия обладали устойчивостью к воздействию восстановительной среды, щелочей и криолита. Кроме того, при производстве муллитокремнеземистых изделий в качестве связки используется недорогая полукислая огнеупорная глина.The problem solved by the invention is the expansion of the arsenal of technical means, i.e. obtaining mullite-siliceous refractory with low cost, with low open porosity, with sufficient strength. This, in turn, allows the use of these products in anode roasting furnaces, where it is necessary that the products are resistant to the effects of the reducing environment, alkalis and cryolite. In addition, in the production of mullite-siliceous products, inexpensive semi-acid refractory clay is used as a binder.

Решение задачи достигается за счет того, что шихта для изготовления муллитокремнеземистого огнеупора содержит в качестве зернистой составляющей муллитокорундовый шамот с содержанием Al2О3 более 80 мас. %, Fe2O3 не более 2%, с водопоглощением 2-6%, полученный путем обжига брикета при 1600-1700°С, и каолиновый шамот с содержанием Al2O3 более 40 мас. %, Fe2O3 не более 1,5 с водопоглощением не более 3,5%, полученный путем обжига каолина при 1500-1600°С. В качестве связки используется полукислая огнеупорная глина, содержащая, мас. %: Al2O3 20-28, SiO2 62-70, Fe2O3 1,4-1,8, Na2O 0,2-0,5, K2O 1,4-2,0. Соотношение компонентов в шихте, мас. %: муллитокорундовый шамот 30-40, каолиновый шамот 35-40 и связка 24-35.The solution to the problem is achieved due to the fact that the mixture for the manufacture of mullite-siliceous refractory contains as a granular component mullite-corundum chamotte with an Al 2 O 3 content of more than 80 wt. %, Fe 2 O 3 not more than 2%, with water absorption of 2-6%, obtained by burning the briquette at 1600-1700 ° C, and kaolin fireclay with an Al 2 O 3 content of more than 40 wt. %, Fe 2 O 3 not more than 1.5 with water absorption not more than 3.5%, obtained by burning kaolin at 1500-1600 ° C. As a bunch, a semi-acid refractory clay containing, by weight, is used. %: Al 2 O 3 20-28, SiO 2 62-70, Fe 2 O 3 1.4-1.8, Na 2 O 0.2-0.5, K 2 O 1.4-2.0. The ratio of components in the mixture, wt. %: mullitocorundum fireclay 30-40, kaolin fireclay 35-40 and a bunch 24-35.

Муллитокорундовый шамот производится путем брикетирования смеси тонкомолотых глины огнеупорной Иксинского месторождения с содержанием Al2O3 не менее 69%, Fe2O3 не более 3,0%, TiO2 не более 4,2%, CaO до 0,3%, MgO 0,1-0,35%, Na2O не более 0,2, Ka2O не более 0,4, Cr2O3 0,94-1,01, SiO2 не более 22%, изменение массы при прокаливании не более 22%, и глинозема технического марок Г-00, Г-0, Г-1, Г-2, взятых в соотношении 1:1 - 1:1,5, с последующим высокотемпературным обжигом (1600-1700°С) брикета до водопоглощения 2-6,0%. С целью экономии дорогостоящего технического глинозема муллитокорундовый шамот может быть получен из боксита (Гайаны), содержащего Al2O3 не менее 58%, Fe2O3 не более 1,3%, TiO2 не более 3,0%, CaO не более 0,3%, SiO2 не более 10%, изменение массы при прокаливании 28,5-33%, путем обжига боксита при температуре 1650-1700°С до водопоглощения не более 5%. Водопоглощение шамота в указанных пределах отражает степень завершенности процессов фазообразования и спекания материала. При повторном обжиге (при обжиге сырца) сам шамот не изменяет плотности, объемопостоянства и не меняет фазового состава. Фазовый состав полученного муллитокорундового шамота следующий: корунд 40-46%, муллит 30-35%, тиалит 2-4%, стеклофаза - остальное.Mullite-corundum chamotte is produced by briquetting a mixture of finely ground clay of refractory Iksinsky deposit with an Al 2 O 3 content of not less than 69%, Fe 2 O 3 not more than 3.0%, TiO 2 not more than 4.2%, CaO up to 0.3%, MgO 0.1-0.35%, Na 2 O not more than 0.2, Ka 2 O not more than 0.4, Cr 2 O 3 0.94-1.01, SiO 2 not more than 22%, mass change during calcination no more than 22%, and alumina of technical grades G-00, G-0, G-1, G-2, taken in a ratio of 1: 1 - 1: 1.5, followed by high-temperature firing (1600-1700 ° C) of the briquette to water absorption of 2-6.0%. In order to save expensive technical alumina, mullite-corundum fireclay can be obtained from bauxite (Guyana) containing Al 2 O 3 not less than 58%, Fe 2 O 3 not more than 1.3%, TiO 2 not more than 3.0%, CaO not more 0.3%, SiO 2 not more than 10%, the mass change during annealing is 28.5-33%, by firing bauxite at a temperature of 1650-1700 ° C until water absorption is not more than 5%. The water absorption of chamotte within the specified limits reflects the degree of completion of the processes of phase formation and sintering of the material. When re-firing (when firing raw), chamotte itself does not change the density, volume constancy and does not change the phase composition. The phase composition of the obtained mullitocorundum chamotte is as follows: corundum 40-46%, mullite 30-35%, thialite 2-4%, glass phase - the rest.

Обжиг каолина с содержанием Al2O3 более 40 мас. %, Fe2O3 не более 1,5 мас. % на шамот производится во вращающихся печах при температуре 1500-1600°С до водопоглощения не более 3,5%.Firing of kaolin with an Al 2 O 3 content of more than 40 wt. %, Fe 2 O 3 not more than 1.5 wt. % of chamotte is produced in rotary kilns at a temperature of 1500-1600 ° C until water absorption is not more than 3.5%.

Каолины - осадочные горные породы, состоящие в основном из каолинита и кварца с добавками примесей в виде полевых шпатов, слюды, лимонита, рутила, циркона и других минералов. В процессе обжига каолинит разлагается на муллит и свободный кремнезем, который, спекаясь с другими примесями, образует кремнеземистое стекло. С повышением температуры обжига процесс растворения кристаллов свободного кварца ускоряется. Очень важно, чтобы процесс спекания материала был завершен и свободный кварц растворился в кремнеземистом стекле. О завершении процесса спекания свидетельствует показатель водопоглощения, в данном случае водопоглощение должно быть не более 3,5%. При больших значениях водопоглощения процесс спекания не закончен и свободный кварц не полностью растворился в кремнеземистом стекле, и в процессе охлаждения перейдет из α-формы в β-форму или другие полиморфные формы кремнезема с повышением пористости материала, что является нежелательным фактором для указанного огнеупора. Кроме того, наличие свободного кремнезема будет способствовать его интенсивному газовыделению в процессе эксплуатации.Kaolins are sedimentary rocks consisting mainly of kaolinite and quartz with the addition of impurities in the form of feldspars, mica, limonite, rutile, zircon and other minerals. In the process of firing, kaolinite decomposes into mullite and free silica, which, sintering with other impurities, forms a siliceous glass. With increasing firing temperature, the process of dissolution of free quartz crystals accelerates. It is very important that the sintering process is completed and that free quartz dissolves in silica glass. An indicator of water absorption indicates the completion of the sintering process, in this case, water absorption should be no more than 3.5%. At high values of water absorption, the sintering process is not completed and free quartz has not completely dissolved in silica glass, and during cooling it will pass from the α-form to the β-form or other polymorphic forms of silica with an increase in the porosity of the material, which is an undesirable factor for this refractory. In addition, the presence of free silica will contribute to its intense gas evolution during operation.

Известно, что в процессе обжига анодов на футеровку печей воздействуют следующие основные реагенты: оксид углерода (II), образующийся в результате окисления углерода из коксовой засыпки и пары фторида натрия из криолитовой пропитки анодных огарков. Указанные химические процессы описываются известными уравнениями реакций:It is known that in the process of anode roasting, the following main reagents act on the lining of furnaces: carbon monoxide (II), resulting from the oxidation of carbon from coke backfill and sodium fluoride vapor from cryolite impregnation of anode cinders. These chemical processes are described by well-known reaction equations:

2СО=С(тв)+СО2↑ (реакция Белла-Будуара);2CO = C (tv) + CO 2 ↑ (Bell-Boudoir reaction);

С+SiО2=SiO↑+СО↑ - удаление SiО2 из огнеупорного материала;С + SiО 2 = SiO ↑ + СО ↑ - removal of SiО 2 from the refractory material;

6NaF+9SiО2+2Al2О3=3NaAlSi3О8(альбит)+Na3AlF6;6NaF + 9SiО 2 + 2Al 2 О 3 = 3NaAlSi 3 О 8 (albite) + Na 3 AlF 6 ;

Na3AlF6+4SiО2=NaAlSi3О8(альбит)+Na2SiF6.Na 3 AlF 6 + 4SiО 2 = NaAlSi 3 О 8 (albite) + Na 2 SiF 6 .

Катализатором в реакции конверсии монооксида углерода на поверхности пор огнеупорного материала является оксид железа, поэтому его содержание в муллитокремнеземистом огнеупоре нормируется и должно быть не более 1,7 мас. %.The catalyst in the conversion reaction of carbon monoxide on the surface of the pores of the refractory material is iron oxide, therefore, its content in the mullite-siliceous refractory is normalized and should be no more than 1.7 wt. %

О реальном протекании химических реакций свидетельствуют результаты химического, петрографического, рентгенофазового анализов образцов заявляемых муллитокремнеземистых изделий, выполненных заявителем.The real course of chemical reactions is evidenced by the results of chemical, petrographic, x-ray phase analyzes of samples of the claimed mullite-siliceous products made by the applicant.

После 6 циклов использования в химическом составе этих образцов наблюдаются минимальное снижение содержания SiO2 с 39,8 до 39,4 мас. % и небольшое увеличение содержания Na2O с 0,53 до 0,63 мас. %. Поглощение оксида натрия происходит за счет связывания его алюмосиликатом в альбит. Результаты для заявляемых муллитокремнеземистых изделий представлены в таблице 1.After 6 cycles of use in the chemical composition of these samples, a minimal decrease in the content of SiO 2 from 39.8 to 39.4 wt. % and a slight increase in the content of Na 2 O from 0.53 to 0.63 wt. % The absorption of sodium oxide occurs due to its binding by aluminosilicate in albite. The results for the inventive mullite-siliceous products are presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

На фиг. 1 образец имеет плотную структуру с округлыми замкнутыми порами. Видны равномерно расположенные зерна шамота в связующей массе.In FIG. 1 sample has a dense structure with rounded closed pores. Evenly distributed chamotte grains are visible in the binder mass.

Происходят изменения и фазового состава, а именно наблюдаются увеличение стеклофазы с 23-28 до 28-34 и снижение фазы кристобалита с 16-18 до 11-13, а также небольшое увеличение корунда с 11-12 до 12-13. Увеличение стеклофазы в огнеупорном материале происходит за счет жидкофазного спекания, являющегося результатом взаимодействия плавней - паров фторида натрия от криолита - с огнеупором.Changes in the phase composition also occur, namely, an increase in the glass phase from 23-28 to 28-34 and a decrease in the cristobalite phase from 16-18 to 11-13, as well as a slight increase in corundum from 11-12 to 12-13, are observed. The increase in the glass phase in the refractory material occurs due to liquid phase sintering, which is the result of the interaction of fluxes - sodium fluoride vapor from cryolite - with refractory.

Изменения, представленные выше, являются незначительными и не ухудшают основную функцию материала. Скорость изменений мала и позволяет увеличить срок службы изделий на 20-25% за счет высокой плотности и низкой пористости.The changes presented above are minor and do not impair the basic function of the material. The rate of change is small and allows you to increase the service life of products by 20-25% due to the high density and low porosity.

Заявителем представлен оптимальный состав шихты: муллитокорундовый шамот 30-40 мас. %, каолиновый шамот 35-40 мас. %, огнеупорная глина 24-35 мас. %.The applicant submitted the optimal composition of the charge: mullite-corundum fireclay 30-40 wt. %, kaolin fireclay 35-40 wt. %, refractory clay 24-35 wt. %

Пределы содержания компонентов определены опытным путем. Содержание муллитокорундового шамота в количестве 30-40 мас. % и каолинового 35-40 мас. % обеспечивает получение муллитокремнеземистых изделий с содержанием Al2O3 не менее 50 мас. % и Fe2О3 не более 1,7 мас. %. Данное соотношение шамотов следует считать оптимальным, т.к. увеличение доли муллитокорундового шамота сверх указанного предела ведет к снижению щелочеустойчивости (криолитоустойчивости) и росту себестоимости огнеупора, а увеличение доли каолинового шамота сверх указанного предела ведет к интенсификации высокотемпературных реакций с участием SiO2 и, соответственно, к снижению технического ресурса огнеупора. Использование полукислой огнеупорной глины, содержащей, мас. %: Al2O3 20-28, SiO2 62-70, Fe2О3 1,4-1,8, Na2O 0,2-0,5, K2O 1,4-2,0, в качестве связки обеспечивает полное заполнение пустот между частицами шамота. Применяемая для производства муллитокремнеземистых изделий глина обладает достаточной пластичностью.The content limits of the components are determined empirically. The content of mullite-corundum fireclay in the amount of 30-40 wt. % and kaolin 35-40 wt. % provides obtaining mullite-siliceous products with an Al 2 O 3 content of at least 50 wt. % and Fe 2 About 3 not more than 1.7 wt. % This ratio of fireclay should be considered optimal, because an increase in the fraction of mullitocorundum chamotte above the specified limit leads to a decrease in alkali resistance (cryolite resistance) and an increase in the cost of refractory products, while an increase in the fraction of kaolin chamotte above this limit leads to an intensification of high-temperature reactions involving SiO 2 and, accordingly, to a decrease in the technical life of the refractory. The use of semi-acid refractory clay containing, by weight. %: Al 2 O 3 20-28, SiO 2 62-70, Fe 2 O 3 1.4-1.8, Na 2 O 0.2-0.5, K 2 O 1.4-2.0, as a bundle, it ensures the complete filling of voids between chamotte particles. Clay used for the production of mullite-siliceous products has sufficient ductility.

Шихта указанного огнеупора характеризуется непрерывным зерновым составом шамота. Шамот используется фр. 3-0 мм. Тонкомолотая составляющая отощителя (фр. менее 0,5 мм) при смешивании с глиной создает более плотную структуру сырца, при этом уменьшает огневую усадку глины. Связующий компонент шихты - огнеупорная глина с высокой дисперсностью, играет роль тончайших фракций шамота, что способствует более плотной упаковке.The mixture of this refractory is characterized by a continuous grain composition of fireclay. Chamotte is used fr. 3-0 mm. The finely ground component of the detergent (fr. Less than 0.5 mm) when mixed with clay creates a denser structure of the raw material, while reducing fire shrinkage of clay. The binder component of the charge is refractory clay with high dispersion, plays the role of the finest fractions of chamotte, which contributes to a denser packing.

При использовании указанного вещественного состава, за счет правильного подбора гранулометрического состава, а также режима прессования, получается муллитокремнеземистый огнеупор, обладающий низкой открытой пористостью (10-14%).When using the specified material composition, due to the correct selection of particle size distribution, as well as the pressing mode, a mullite-siliceous refractory is obtained, which has a low open porosity (10-14%).

Известно, что полусухие массы с содержанием шамота до 60% прессуют при давлении 20,0-40,0 МПа, многошамотные - при давлении до 80,0-100,0 МПа. С увеличением давления пористость изделия уменьшается, но при больших удельных давлениях возникает анизотропия пор.It is known that semi-dry masses with a chamotte content of up to 60% are pressed at a pressure of 20.0-40.0 MPa, multi-chamotte - at a pressure of up to 80.0-100.0 MPa. With increasing pressure, the porosity of the product decreases, but at high specific pressures pore anisotropy occurs.

Плотность сырца зависит не только от величины давления, но и от времени выдержки при максимальном давлении и от скорости нарастания давления. В этом отношении преимущество имеют гидравлические прессы с продолжительностью прессования 5-10 сек. Справочник под редакцией И.Д. Кащеева, книга 1 «Производство огнеупоров». М., ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 2000 г., стр. 173.The density of the raw material depends not only on the pressure, but also on the exposure time at maximum pressure and on the rate of increase in pressure. In this regard, hydraulic presses with a pressing duration of 5-10 seconds are advantageous. Handbook edited by I.D. Kashcheeva, book 1 "Production of refractories." M., INTERMET ENGINEERING, 2000, p. 173.

Прототипом к изобретению, относящемуся к способу изготовления, является способ приготовления огнеупора (Патент RU №2148566, С04В 33/22, 11.08.1998). Массу готовили с использованием шамота из малопластичных аркалыкских глин, который затворяли глиняным шликером с добавкой каустической соды и лигносульфоната. Глинозем вводили в шихту в количестве 5-20 масс. % вместе со связующей глиной, причем глинозем и огнеупорную глину предварительно подвергали совместному помолу в дезинтеграторе. В смесительные бегуны сначала подавали шамот, затем шликер и перемешивали в течение минуты. После этого подавали молотые глину-связку с глиноземом и перемешивали. Влажность массы 5,5-7,0%. Прессование массы осуществляли с остановкой хода пуансона при максимальном приложении усилия прессования (удельное давление 115 H/мм2) и выдержкой в течение 3-4 сек. Спрессованный сырец сушили и обжигали в течение 40-64 часов при температуре в зоне обжига 1380-1450°С. Недостатками прототипа являются значительная открытая пористость и низкие значения предела прочности, а также значительные энергозатраты на обжиг. Температура обжига на 100-150°С выше, чем температура обжига предлагаемого огнеупора.The prototype of the invention relating to the manufacturing method is a method of preparing a refractory (Patent RU No. 2148566, CB 33/22, 08/11/1998). The mass was prepared using chamotte from low-plastic Arkalyk clays, which were closed with clay slip with the addition of caustic soda and lignosulfonate. Alumina was introduced into the mixture in an amount of 5-20 mass. % together with a binder clay, with alumina and refractory clay previously subjected to joint grinding in a disintegrator. First, chamotte was fed into the mixing runners, then a slip and mixed for a minute. After this, ground clay binder with alumina was fed and mixed. Moisture content 5.5-7.0%. The mass pressing was carried out with the punch stopping at maximum application of the pressing force (specific pressure 115 N / mm 2 ) and holding for 3-4 seconds. The pressed raw material was dried and fired for 40-64 hours at a temperature in the firing zone of 1380-1450 ° C. The disadvantages of the prototype are significant open porosity and low values of tensile strength, as well as significant energy consumption for firing. The firing temperature is 100-150 ° C higher than the firing temperature of the proposed refractory.

Задачей, решаемой изобретением, относящейся к способу изготовления муллитокремнеземистых изделий, является расширение арсенала технических средств, получение огнеупора с низкой открытой пористостью (10-14%) и достаточной прочностью (более 60 Н/мм2).The problem solved by the invention relating to a method of manufacturing mullite-siliceous products is to expand the arsenal of technical means, to obtain a refractory with low open porosity (10-14%) and sufficient strength (more than 60 N / mm 2 ).

Для получения плотных и прочных изделий необходимо правильно подобрать зерновой состав шихты. Важная роль отводится тонкозернистой составляющей шамота, которая при смешивании с глиной способствует более плотному сцеплению крупных зерен шамота, при этом уменьшает усадку глины. Но один зерновой состав еще не обеспечивает получение плотных прессовок.To obtain dense and durable products, it is necessary to choose the grain composition of the mixture correctly. An important role is played by the fine-grained component of chamotte, which, when mixed with clay, contributes to a denser cohesion of large chamotte grains, while reducing clay shrinkage. But one grain composition does not yet provide dense compacts.

В результате прессования увеличивается контактная поверхность между частицами и их сцепление, при прессовании уменьшается пористость, размер крупных пор и увеличивается общая удельная поверхность пор. Поэтому очень важно подобрать такой режим прессования, чтобы сырец имел плотную однородную структуру.As a result of pressing, the contact surface between the particles and their adhesion increase, while pressing, the porosity, the size of large pores decreases, and the total specific surface of the pores increases. Therefore, it is very important to choose such a pressing mode so that the raw material has a dense uniform structure.

Заявителем разработан способ изготовления муллитокремнеземистого огнеупора, включающий приготовление массы, содержащей молотый шамот, увлажнение шликером, введение огнеупорной глины, перемешивание, прессование, причем режим прессования осуществляли с выпуском воздуха. Первый выпуск воздуха осуществляется после приложения удельного усилия 0,7-1,0 кН/см2, путем поднятия верхнего штампа, затем осуществляется распалубки изделия, т.е. изделие, приподнимается (освобождается) в пресс-форме в течение 3-5 секунд. На этой стадии производства воздух удаляется с верхней и боковых поверхностей изделия. Второй выпуск воздуха происходит после приложения удельного усилия 1,0-1,5 кН/см2 путем поднятия верхнего штампа, и далее осуществляется процесс прессования с приложением удельного усилия 4-6 кН/см2.The applicant has developed a method of manufacturing a mullite-siliceous refractory, including the preparation of a mass containing ground fireclay, moistening with a slip, the introduction of refractory clay, mixing, pressing, and the pressing mode was carried out with the release of air. The first air release is carried out after a specific force of 0.7-1.0 kN / cm 2 is applied, by lifting the upper stamp, then the product is stripped off, i.e. the product is lifted (released) in the mold within 3-5 seconds. At this stage of production, air is removed from the top and side surfaces of the product. The second air release occurs after the application of the specific force of 1.0-1.5 kN / cm 2 by lifting the upper stamp, and then the pressing process is carried out with the application of the specific force of 4-6 kN / cm 2 .

Если первоначальное усилие будет установлено менее 0,7 кН/см2, то эффективного удаления воздуха с поверхности изделия не будет. Второй выпуск воздуха производится после приложения удельного усилия 1,0-1,5 кН/см2. Указанные выше значения удельных усилий являются оптимальными для удаления воздуха из сырца и предотвращения его «запрессовывания» внутри изделия, т.к. большое количество воздуха, оставшегося и зажатого в порах сырца, создает давление на стенки пор и приводит к образованию трещин в сырце.If the initial force is set to less than 0.7 kN / cm 2 , then there will be no effective removal of air from the surface of the product. The second air release is made after the application of a specific force of 1.0-1.5 kN / cm 2 . The specific force values indicated above are optimal for removing air from the raw material and preventing its “pressing” inside the product, since the large amount of air left and trapped in the raw pores creates pressure on the pore walls and leads to the formation of cracks in the raw.

Сушку и последующий обжиг сырца проводят в туннельной печи при температуре 1190-1320°С.Drying and subsequent roasting of the raw material is carried out in a tunnel oven at a temperature of 1190-1320 ° C.

Анализ факторов, воздействующих на огнеупорную футеровку печей открытого типа, применяемых для обжига анодов, привел к необходимости выполнения определенных требований к изделиям. Главные из них: прочность более 50 Н/мм2, достаточная температура начала размягчения - не ниже 1450°С, повышенные объемопостоянство при температуре службы (остаточные изменения линейных размеров при 1400°С - не более 0,4%), термостойкость (не менее 4 теплосмен 1300°С - вода) при низком содержании оксида железа не более 1,7% и низкая открытая пористость (до 14%).An analysis of the factors affecting the refractory lining of open-type furnaces used for burning anodes has led to the need to fulfill certain product requirements. The main ones are: strength more than 50 N / mm 2 , sufficient softening start temperature - not lower than 1450 ° C, increased volume stability at service temperature (residual linear dimensions at 1400 ° C - not more than 0.4%), heat resistance (not less than 4 heat exchange 1300 ° С - water) with a low content of iron oxide of not more than 1.7% and low open porosity (up to 14%).

Известно о влиянии на эксплуатационные свойства огнеупоров наличия пор, их размера, формы, характера пор (открытые или закрытые поры). Большая открытая пористость снижает металло- и шлакоустойчивость, если огнеупор используется для футеровки сталеразливочных и промежуточных ковшей, или как в данном изобретении криолитоустойчивость при использовании муллитокремнеземистых изделий в печах обжига анодов, т.к. скорость гетерогенных процессов: реакции газификации кремнезема за счет восстановления сажистым углеродом, отложившимся в порах по реакции Белла-Будуара, а также поглощения паров фторида натрия от криолита, пропорциональна площади поверхности пор.The presence of pores, their size, shape, nature of pores (open or closed pores) is known to affect the performance of refractories. Large open porosity reduces metal and slag resistance if the refractory is used for lining steel-casting and intermediate ladles, or as in the present invention, cryolite resistance when using mullite-siliceous products in anode kilns, because heterogeneous processes rate: silica gasification reactions due to reduction by soot carbon deposited in the pores by the Bell-Boudoir reaction, as well as the absorption of sodium fluoride from cryolite, is proportional to the surface area of the pores.

Используя указанный выше вещественный состав, а также способ производства, создан муллитокремнеземистый огнеупор для высокотемпературных агрегатов, преимущественно для печей обжига анодов низкой пористости, изготовленный из шихты согласно п. 1 и способом по п. 3 формулы характеризуется пористой структурой с распределением пор по размерам, %:Using the above material composition, as well as the production method, a mullite-siliceous refractory was created for high-temperature aggregates, mainly for low-porosity anode roasting furnaces, made of a mixture according to claim 1 and the method according to claim 3 of the formula is characterized by a porous structure with pore size distribution,% :

130-100 мкм130-100 microns до 0,7up to 0.7 100-20 мкм100-20 microns 21-3521-35 20-10 мкм20-10 microns 24-4124-41 менее 10 мкмless than 10 microns 35-5035-50 менее 5 мкмless than 5 microns 20-3620-36

Муллитокремнеземистый огнеупор имеет плотную однородную структуру (фиг. 1) с преобладающим размером пор менее 20 мкм, а средний размер пор 11-15 мкм. Усадочные трещины размерами до 50 мкм, образующиеся при спекании связки, создают микротрещиноватую структуру, препятствующую росту трещин, образующихся при циклических термических нагрузках и градиентах температуры при нагреве (охлаждении) простенков печи.Mullite-siliceous refractory has a dense uniform structure (Fig. 1) with a predominant pore size of less than 20 microns, and an average pore size of 11-15 microns. Shrinkage cracks up to 50 μm in size, formed during sintering of the bond, create a microcracked structure that prevents the growth of cracks formed during cyclic thermal loads and temperature gradients during heating (cooling) of the walls of the furnace.

Размеры пор и их распределение по размерам определяли на приборах Pascal (таблица 2). Анализ проводился на обожженных изделиях.Pore sizes and their size distribution were determined using Pascal devices (table 2). The analysis was carried out on fired products.

Figure 00000002
Figure 00000002

Ниже приведены примеры, которыми не исчерпываются возможности получения муллитокремнеземистого огнеупора в соответствии с данными изобретениями.The following are examples that do not exhaust the possibility of obtaining mullite-siliceous refractory in accordance with these inventions.

Пример 1. Для изготовления муллитокремнеземистых изделий использовали шихту, включающую муллитокорундовый шамот, содержащий Al2O3 81,4 мас. %, Fe2О3 1,11 мас. % с водопоглощением 2,1% и каолиновый шамот, содержащий Al2O3 41,07%, Fe2O3 1,0 мас. % с водопоглощением 3,1% и огнеупорную глину с содержанием, мас. %: Al2O3 24,0, Fe2O3 1,74%, SiO2 64,8%, Na2O 0,3%, K2O 1,28%. Приготовление массы производили в смесителе. Сначала загружали 39 мас.% муллитокорундового шамота и 37 мас. % каолинового шамота, перемешивали, затем увлажняли смесь шликером в количестве 5,5 мас.% с плотностью не менее 1,2 г/см3 на основе Боровичско-Любытинского каолина с добавкой ЛСТ, перемешивали, далее вводили 24 мас. % полукислой огнеупорной глины и проводили перемешивание массы. Общее время приготовления и обработки массы составляет 11 минут. После выгрузки из мешалки масса подвергается обязательной магнитной сепарации электромагнитами. Режим прессования осуществляли с выпуском воздуха. Первый выпуск после приложения удельного усилия 0,7 кН/см2, путем поднятия верхнего штампа, затем распалубка 3 сек после первого выпуска воздуха. Распалубка - изделие приподнимается из преесформы. Второй выпуск воздуха осуществляется после приложения удельного усилия 1 кН/см2, затем прессование при усилии 5 кН/см2. Сушку и обжиг сырца проводили в туннельной печи. Обжиг осуществляли при температуре 1300-1320°С.Example 1. For the manufacture of mullite-siliceous products, a charge was used, including mullite-corundum fireclay containing Al 2 O 3 81.4 wt. %, Fe 2 About 3 1,11 wt. % with water absorption of 2.1% and kaolin fireclay containing Al 2 O 3 41.07%, Fe 2 O 3 1.0 wt. % with water absorption of 3.1% and refractory clay with a content, wt. %: Al 2 O 3 24.0, Fe 2 O 3 1.74%, SiO 2 64.8%, Na 2 O 0.3%, K 2 O 1.28%. Preparation of the mass produced in the mixer. First loaded 39 wt.% Mullite-corundum fireclay and 37 wt. % kaolin chamotte was mixed, then the mixture was moistened with a slip in an amount of 5.5 wt.% with a density of at least 1.2 g / cm 3 based on Borovichi-Lyubyta kaolin with the addition of LST, mixed, then 24 wt. % semi-acid refractory clay and mass was mixed. The total cooking and processing time is 11 minutes. After unloading from the mixer, the mass is subjected to mandatory magnetic separation by electromagnets. The pressing mode was carried out with the release of air. The first release after applying a specific force of 0.7 kN / cm 2 by lifting the upper stamp, then stripping 3 seconds after the first air release. Formwork - the product is lifted from the preform. The second air release is carried out after applying a specific force of 1 kN / cm 2 , then pressing at a force of 5 kN / cm 2 . Drying and roasting of the raw material was carried out in a tunnel oven. Firing was carried out at a temperature of 1300-1320 ° C.

Пример 2. Для изготовления муллитокремнеземистых изделий, как в примере 1, использовали шихту, включающую муллитокорундовый шамот, содержащий Al2O3 84,71% и Fe2O3 1,58% с водопоглощением 3,0% и каолиновый шамот, содержащий Al2O3 43,65% и Fe2O3 1,09%, с водопоглощением 2,4% и огнеупорную глину с содержанием, мас.%: Al2O3 27,51, Fe2O3 1,47%, SiO2 62,1%, Na2O 0,4%, K2O 1,4%. Для приготовления массы использовали 35 мас. % муллитокорундового шамота, каолинового шамота 38 мас. % и 27 мас. % огнеупорной глины. Увлажнение смеси шамотов производили шликером в количестве 5,1 мас.% на основе Боровичско-Любытинского каолина с добавкой ЛСТ плотностью 1,24 г/см3. Затем массу подвергали магнитной сепарации. Режим прессования осуществляли с выпуском воздуха: первый выпуск после приложения удельного усилия 0,8 кН/см2, затем распалубка - 4 сек, второй выпуск воздуха после приложения усилия 1,0 кН/см2 и удельное давление прессования 5,1 кН/см2. Сушку и обжиг сырца проводили в туннельной печи. Обжиг осуществляли при температуре 1290-1310°С.Example 2. For the manufacture of mullite-siliceous products, as in example 1, a charge was used including mullite-corundum fireclay containing Al 2 O 3 84.71% and Fe 2 O 3 1.58% with water absorption of 3.0% and kaolin fireclay containing Al 2 O 3 43.65% and Fe 2 O 3 1.09%, with water absorption of 2.4% and refractory clay with a content, wt.%: Al 2 O 3 27.51, Fe 2 O 3 1.47%, SiO 2 62.1%, Na 2 O 0.4%, K 2 O 1.4%. To prepare the mass used 35 wt. % mullite-corundum fireclay, kaolin fireclay 38 wt. % and 27 wt. % refractory clay. Moistening of the chamotte mixture was carried out with a slurry in an amount of 5.1 wt.% Based on the Borovichi-Lyubyta kaolin with the addition of LST with a density of 1.24 g / cm 3 . Then the mass was subjected to magnetic separation. The pressing mode was carried out with the release of air: the first release after applying a specific force of 0.8 kN / cm 2 , then stripping - 4 seconds, the second release of air after applying a force of 1.0 kN / cm 2 and the specific pressing pressure of 5.1 kN / cm 2 . Drying and roasting of the raw material was carried out in a tunnel oven. Firing was carried out at a temperature of 1290-1310 ° C.

Пример 3. Для изготовления муллитокремнеземистых изделий, как в примере 1, использовали шихту, включающую муллитокорундовый шамот, содержащий Al2O3 87,15% и Fe2О3 менее 1,02% с водопоглощением 4,4% и каолиновый шамот, содержащий Al2O3 44,23% и Fe2О3 1,0%, с водопоглощением 3,4% и огнеупорную глину с содержанием, мас. %: Al2O3 24,33%, Fe2O3 1,65%, SiO2 63,1 %, Na2O 0,1%, K2O 1,2%. Для приготовления массы использовали 30 мас. % муллитокорундового шамота, каолинового шамота 35 мас. % и 35 мас. % огнеупорной глины.Example 3. For the manufacture of mullite-siliceous products, as in example 1, a charge was used, including mullite-corundum fireclay containing Al 2 O 3 87.15% and Fe 2 O 3 less than 1.02% with water absorption of 4.4% and kaolin fireclay containing Al 2 O 3 44,23% and Fe 2 About 3 1,0%, with water absorption of 3.4% and refractory clay with a content, wt. %: Al 2 O 3 24.33%, Fe 2 O 3 1.65%, SiO 2 63.1%, Na 2 O 0.1%, K 2 O 1.2%. To prepare the mass used 30 wt. % mullite-corundum fireclay, kaolin fireclay 35 wt. % and 35 wt. % refractory clay.

Пример 4. Способ, как в примере 1, отличающийся тем, что режим прессования проводили следующим образом. Первый выпуск после приложения удельного усилия - 0,7 кН/см2, распалубка после первого выпуска воздуха - 4 сек, второй выпуск воздуха после приложения удельного давления 1,1 кН/см2, затем прессование при удельном усилии 4,9 кН/см2.Example 4. The method as in example 1, characterized in that the pressing mode was carried out as follows. The first release after application of specific force is 0.7 kN / cm 2 , the stripping after the first release of air is 4 seconds, the second release of air after application of specific pressure is 1.1 kN / cm 2 , then pressing at a specific force of 4.9 kN / cm 2 .

Пример 5. Способ, как в примере 2, отличающийся тем, что режим прессования проводили следующим образом. Первый выпуск после приложения усилия 1 кН/см2, распалубка после первого выпуска воздуха - 5 сек., второй выпуск воздуха после приложения удельного усилия 1,5 кН/см2, затем прессование при удельном давлении 5,9 кН/см2.Example 5. The method as in example 2, characterized in that the pressing mode was carried out as follows. The first release after applying a force of 1 kN / cm 2 , stripping after the first air release - 5 seconds, the second release of air after applying a specific force of 1.5 kN / cm 2 , then pressing at a specific pressure of 5.9 kN / cm 2 .

Пример 6. Способ, как в примере 1, отличающийся тем, что режим прессования проводили следующим образом. Первый выпуск после приложения удельного усилия - 0,9 кН/см2, распалубка после первого выпуска воздуха - 5 сек, второй выпуск воздуха после приложения усилия 1,5 кН/см2, затем прессование при удельном усилии 6 кН/см2.Example 6. The method as in example 1, characterized in that the pressing mode was carried out as follows. The first release after the application of specific force is 0.9 kN / cm 2 , the stripping after the first release of air is 5 seconds, the second release of air after application of the force is 1.5 kN / cm 2 , then pressing at a specific force of 6 kN / cm 2 .

В таблице 3 приведены физико-химические показатели прототипа и муллитокремнеземистых изделий по данному изобретению.Table 3 shows the physico-chemical parameters of the prototype and mullite-siliceous products according to this invention.

Figure 00000003
Figure 00000003

Изделия характеризуются низкой открытой пористостью (менее 14%), высокой прочностью (более 60 Н/мм2), практически нулевым остаточным изменением размеров при 1400°С, высокой температурой начала размягчения (более 1470°С) и термостойкостью 6 и более теплосмен.Products are characterized by low open porosity (less than 14%), high strength (more than 60 N / mm 2 ), almost zero residual dimensional change at 1400 ° С, high softening onset temperature (more than 1470 ° С) and heat resistance of 6 or more heat transfer.

Изменение свойств образцов в службе представлено в таблице 4.Changing the properties of samples in the service are presented in table 4.

Figure 00000004
Figure 00000004

Срок службы муллитокремнеземистых изделий марки BorABF в печах обжига анодов на 20-25% превышает срок службы применяемых в настоящее время изделий.The service life of BorABF mullite-siliceous products in anode roasting furnaces is 20–25% longer than the service life of currently used products.

Claims (7)

1. Шихта для получения муллитокремнеземистого огнеупора, включающая в качестве зернистой составляющей молотый шамот, в качестве связки - огнеупорную глину, отличающаяся тем, что зернистая составляющая включает муллитокорундовый шамот с содержанием Al2O3 более 80 мас. %, Fe2O3 не более 2,0, полученный обжигом при температуре 1650-1750°С до водопоглощения 2-6,0% и каолиновый шамот с содержанием Al2O3 более 40 мас. %, Fe2O3 не более 1,5, полученный обжигом при температуре 1550-1600°С до водопоглощения не более 3,5%, при следующем содержании компонентов, мас. %:1. The mixture to obtain mullite-siliceous refractory, including ground chamotte as a granular component, refractory clay as a binder, characterized in that the granular component includes mullite-corundum chamotte with an Al 2 O 3 content of more than 80 wt. %, Fe 2 O 3 not more than 2.0, obtained by firing at a temperature of 1650-1750 ° C until water absorption of 2-6.0% and kaolin fireclay with an Al 2 O 3 content of more than 40 wt. %, Fe 2 O 3 not more than 1.5, obtained by firing at a temperature of 1550-1600 ° C until water absorption of not more than 3.5%, with the following content of components, wt. %: Муллитокорундовый шамотMullite-corundum fireclay 30-4030-40 Каолиновый шамотKaolin fireclay 35-4035-40 СвязкаBunch 24-3524-35
2. Шихта по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве связки используют полукислую огнеупорную глину, содержащую, мас. %: Al2O3 20-28, SiO2 62-65, Fe2O3 1,4-1,8, Na2O 0,1-0,4, K2O 1,2-1,4.2. The mixture according to claim 1, characterized in that as a bundle use semi-acid refractory clay containing, by weight. %: Al 2 O 3 20-28, SiO 2 62-65, Fe 2 O 3 1.4-1.8, Na 2 O 0.1-0.4, K 2 O 1.2-1.4. 3. Способ получения муллитокремнеземистого огнеупора, включающий приготовление массы из шихты по п. 1 или 2, путем увлажнения шликером зернистой составляющей, введение огнеупорной глины, прессование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что режим прессования осуществляют с выпуском воздуха: первый выпуск воздуха после приложения удельного усилия 0,7-1,0 кН/см2, распалубка изделия в течение 3-5 секунд, второй выпуск воздуха после приложения удельного усилия 1,0-1,5 кН/см2, затем прессование при удельном усилии 4-6 кН/см2.3. A method of obtaining a mullite-siliceous refractory, including preparing the mass from a mixture according to claim 1 or 2, by wetting the granular component with a slip, introducing refractory clay, pressing, drying and firing, characterized in that the pressing mode is carried out with the release of air: the first air is released after application of specific effort 0.7-1.0 kN / cm 2 , stripping the product for 3-5 seconds, the second air release after application of specific effort 1.0-1.5 kN / cm 2 , then pressing with specific force 4- 6 kN / cm 2 . 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что обжиг осуществляют при температуре 1290-1320°С.4. The method according to p. 3, characterized in that the firing is carried out at a temperature of 1290-1320 ° C. 5. Муллитокремнеземистый огнеупор для высокотемпературных агрегатов, преимущественно для печей обжига анодов низкой пористости, изготовленный по п. 1, 3, характеризующийся тем, что имеет пористую структуру с распределением пор по размерам, %:5. Mullite-siliceous refractory for high-temperature aggregates, mainly for low-porosity anode roasting furnaces, made according to claim 1, 3, characterized in that it has a porous structure with pore size distribution,%: 130-100 мкм130-100 microns до 0,7up to 0.7 100-20 мкм100-20 microns 21-3421-34 20-10 мкм20-10 microns 24-4024-40 менее 10 мкмless than 10 microns 35-5035-50 менее 5 мкмless than 5 microns 20-3520-35
RU2016118966A 2016-05-16 2016-05-16 Charge and method for producing mullite-silica refractory articles RU2638599C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016118966A RU2638599C2 (en) 2016-05-16 2016-05-16 Charge and method for producing mullite-silica refractory articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016118966A RU2638599C2 (en) 2016-05-16 2016-05-16 Charge and method for producing mullite-silica refractory articles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016118966A RU2016118966A (en) 2017-11-20
RU2638599C2 true RU2638599C2 (en) 2017-12-14

Family

ID=60328309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016118966A RU2638599C2 (en) 2016-05-16 2016-05-16 Charge and method for producing mullite-silica refractory articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638599C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU414235A1 (en) * 1971-11-29 1974-02-05
DD294696A5 (en) * 1990-05-31 1991-10-10 Feuerfestwerke Wetro,De KAOLINSCHAMOTTE STONES WITH HIGH THERMAL AND MECHANICAL STABILITY
SU1724643A1 (en) * 1990-03-20 1992-04-07 Всесоюзный научно-исследовательский институт фарфоро-фаянсовой промышленности Refractory mass
RU2148566C1 (en) * 1998-08-11 2000-05-10 Шатохин Игорь Михайлович Mixture for manufacturing fireclay articles and method of preparation of refractories
FR3015974A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-03 Saint Gobain Ct Recherches IMPROVED CREEP RESISTANCE PRODUCT

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU414235A1 (en) * 1971-11-29 1974-02-05
SU1724643A1 (en) * 1990-03-20 1992-04-07 Всесоюзный научно-исследовательский институт фарфоро-фаянсовой промышленности Refractory mass
DD294696A5 (en) * 1990-05-31 1991-10-10 Feuerfestwerke Wetro,De KAOLINSCHAMOTTE STONES WITH HIGH THERMAL AND MECHANICAL STABILITY
RU2148566C1 (en) * 1998-08-11 2000-05-10 Шатохин Игорь Михайлович Mixture for manufacturing fireclay articles and method of preparation of refractories
FR3015974A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-03 Saint Gobain Ct Recherches IMPROVED CREEP RESISTANCE PRODUCT

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016118966A (en) 2017-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2496745C2 (en) Sintered silicon carbide-based refractory material with silicon nitride as binder
JP6607575B2 (en) Products with high alumina content
CN106145976B (en) Andalusite-mullite-silicon carbide brick for cement kiln and preparation method thereof
JP3303221B2 (en) Refractory brick as tin bath brick
CN110746180B (en) Sintered aluminum-chromium-zirconium sliding plate brick for copper smelting anode furnace and preparation method thereof
CN107266052B (en) Alumina-titanium calcium aluminate-silicon carbide complex phase refractory material and preparation method thereof
CN110563476A (en) Fiber-reinforced refractory brick and preparation method thereof
CN111362674B (en) Acid-resistant corundum ramming mass and method for manufacturing acid regenerator nozzle by using same
CN1050591C (en) Fired microporous carbon-aluminium brick
CN107892579A (en) Calcareous glass furnace molten tin bath suspended roof brick of aluminic acid and preparation method thereof
CN110937906B (en) Safe and energy-saving smelting furnace body and smelting device adopting same
CZ20003060A3 (en) Basic, free flowing casting material and shaped parts produced from such material
RU2638599C2 (en) Charge and method for producing mullite-silica refractory articles
CN111393156A (en) Preparation method of cordierite porous ceramic
CN114031381B (en) Silicon brick added with silicon iron nitride and preparation method thereof
CN110452009A (en) A kind of preparation method of in-situ preparation magnesium aluminate spinel whisker skeletal porous ceramics
CN113698186B (en) Alumina-based cordierite explosion-proof castable
Muhammadu An investigation on refractory clays properties for application in metallurgical Industries in Nigeria
US5744413A (en) Cryolite resistant refractory liner
CN108285350A (en) A kind of tri compound SiC based refractories and preparation method thereof
KR20130140196A (en) Product of chromium oxide, zirconium oxide and hafnium oxide
CN101823895B (en) Fire, wear and acid resistant clinkery brick and preparation method thereof
CN112094127A (en) Manufacturing process of kyanite tailing series sagger
CN111559906A (en) Anti-skinning castable for carbide slag cement kiln smoke chamber and preparation method thereof
CN111517812A (en) Special clay brick for carbon roasting furnace and preparation method thereof