SU887538A1 - Method of producing annemalless quartz refractory materials - Google Patents

Description

Предлагаемое изобретение относится к области производства огнеупорных и керамических материалов, в частности получаемых на основе кварцевого стекла или плавленного кварца по безобжиговой технологии.The present invention relates to the production of refractory and ceramic materials, in particular obtained on the basis of silica glass or fused silica using non-fired technology.

Известен способ получения безобжиговых кварцевых огнеупоров, включающий мокрое измельчение, стабилизацию суспензии, формование шликерным литьем, сушку ц введение щелочи путем выдержки в водном растворе жидкого стекла с последующим автоклавированием при температуре 110—220°С в течение 1—10 ч [1].A known method for producing non-calcined quartz refractories, including wet grinding, stabilization of the suspension, molding by slip casting, drying and the introduction of alkali by exposure to water glass in an aqueous solution, followed by autoclaving at a temperature of 110-220 ° C for 1-10 hours [1].

Однако безобжиговые кварцевые огнеупоры, особенно толстостенные, получаемые по известному способу, имеют неодинаковые по толщине изделия свойства, например прочность внутренних слоев материала может быть в 1,1-1,3 раза меньше прочности поверхностных слоев. Это связано с наличием технологической операции пропитки отливки с поверхности растворами жидких сгекол или соды, приводящей к большему насыщению щелочами поверхностных слоев чем внутренних. Избыток щелочей на поверхности в некоторых случаях отрицательно сказывается иа работоспособности изделий.However, non-fired quartz refractories, especially thick-walled, obtained by the known method, have properties that are not uniform in thickness of the product, for example, the strength of the inner layers of the material can be 1.1-1.3 times less than the strength of the surface layers. This is due to the presence of a technological operation of impregnating the casting from the surface with solutions of liquid crackols or soda, which leads to greater alkali saturation of the surface layers than internal ones. Excess alkali on the surface in some cases adversely affects the performance of the products.

Выдержка в упрочняющем растворе, особенно крупногабаритных изделий, требующих ступенчатой пропитки, значительно удлиняет технологический цикл производства безобжиговых кварцевых огнеупоров.Exposure in the hardening solution, especially of large-sized products requiring stepwise impregnation, significantly lengthens the production cycle of unburned quartz refractories.

Отливки на основе кварцевого стекла, полученные по известному способу, имеют недостаточную прочность 10—30 кг/см^{1 2}, что требует осторожного обращения с ними. В большей степени это относится к кварце10 вым отливкам, содержащим наполнитель. Целью изобретения является получение равных свойств по толщине огнеупора и сокращение технологического цикла его изготовления.The quartz glass castings obtained by the known method have insufficient strength of 10-30 kg / cm ^{1 2} , which requires careful handling. To a greater extent, this applies to quartz castings containing filler. The aim of the invention is to obtain equal properties over the thickness of the refractory and reduce the technological cycle of its manufacture.

_ι1δ Цель достигается тем, что в способе производства безобжиговых кварцевых огнеупоров путем мокрого измельчения, стабилизации суспензии, формования заготовок шликерным литьем, введения щелочи и 20 автоклавной обработки в течение 1 —10 ч, щелочь вводят в суспензию перед ее стабилизацией в количестве 0,04—0,16% (в расчете на R₂O) от веса суспензии, а автоклавную обработку ведут при температуре 169— 25 290°С. _ι1δ The goal is achieved by the fact that in the method for the production of non-calcined quartz refractories by wet grinding, stabilizing the suspension, forming blanks by slip casting, introducing alkali and 20 autoclaving for 1-10 hours, alkali is introduced into the suspension in an amount of 0.04— before stabilization 0.16% (calculated on R ₂ O) of the weight of the suspension, and autoclaving is carried out at a temperature of 169-25,290 ° C.

Щелочь, введенная в шликер в виде жидких стекол, соды, кремнийорганических жидкостей 2КЖ-11, 2КЖ-Ю и других, растворяет поверхность частиц кварцевого стек30 ла, образуя высокомодульиые гидросилика887538 ты. В процессе стабилизации текучесть шликера с добавками щелочей резко понижается. При наборе отливок щелочные соединения не переходят в пористые формы вместе с водой, а остаются на поверхности частиц, упрочняя отливку. Введение щелочей в шликер приводит к уменьшению пористости отливок на 7—10% (относительных процентов), достигая 9,5—10,5% для суспензий, содержащих 1—5% частиц выше 63 мкм.Alkali introduced into the slip in the form of liquid glasses, soda, organosilicon liquids 2KZH-11, 2KZH-Yu and others dissolves the surface of quartz glass particles 30 l, forming high-modulus hydrosilicon 887538 tons. In the process of stabilization, the fluidity of the slip with alkali additives decreases sharply. When casting a set of alkaline compounds do not transform into porous forms together with water, but remain on the surface of the particles, strengthening the casting. The introduction of alkali into the slip leads to a decrease in the porosity of castings by 7-10% (relative percent), reaching 9.5-10.5% for suspensions containing 1-5% of particles above 63 microns.

Пример 1. В качестве исходного материала для получения кварцевого огнеупора по предлагаемому способу используют, например, отходы прозрачного кварцевого стекла. Суспензию получают мокрым помолом при влажности 16,1%, pH 4,5—6,0, температуре до 54°С до зернового состава, соответствующего остатку на сите 63 мкм (1,4%). Полученную суспензию отделяют от мелющих тел и вводят 0,68% натриевого жидкого стекла (0,082% Na₂O). После 17 ч стабилизации вязкость суспензии составляет 9°Е, что в 6 раз меньше вязкости до стабилизации, значение pH составляет 10,8. Прочность при изгибе отливок равна 80— 100 кг/'см². После автоклавирования в течение 10 ч при 179°С прочность повышается до 550 кг/см², после автоклавирования в течение 1 ч при 290°С прочность составляет 790 мг/см². Пористость отливок — 9,5%, в то время как отливки из того же стабилизированного шликера без введения щелочи имеют пористость 11,0%. Отливки из шликера, стабилизированного в течение 72 ч с добавкой щелочи, имеют прочность 140 кг/см².Example 1. As a starting material for producing quartz refractory by the proposed method, for example, transparent quartz glass waste is used. The suspension is obtained by wet grinding at a moisture content of 16.1%, pH 4.5-6.0, temperature up to 54 ° C to a grain composition corresponding to a sieve residue of 63 μm (1.4%). The resulting suspension is separated from the grinding media and 0.68% sodium liquid glass (0.082% Na ₂ O) is added. After 17 hours of stabilization, the viscosity of the suspension is 9 ° E, which is 6 times less than the viscosity before stabilization, the pH value is 10.8. The bending strength of castings is 80-100 kg / cm ² . After autoclaving for 10 hours at 179 ° C, the strength increases to 550 kg / cm ² , after autoclaving for 1 hour at 290 ° C, the strength is 790 mg / cm ² . The porosity of castings is 9.5%, while castings from the same stabilized slip without alkali have a porosity of 11.0%. Castings from a slip stabilized for 72 hours with the addition of alkali have a strength of 140 kg / cm ² .

Пример 2. В нестабилизированный шликер кварцевого стекла с влажностью 16.1% при зерновом составе, соответствующем остатку на сите 63 мкм (5,5%), pH 5,6, добавляют 0,23% Na₂CO₃ (0,16% Na₂O). После стабилизации вязкость составляет 10°Е, pH равно 9,75. Отливки имеют прочность 50 кг/см², после автоклавирования в течение 8 ч при 169°С прочность при изгибе составляет 485 кг/см², при 179°С — 520 кг/см², после автоклавирования при 290°С в течение 3 ч прочность повышается до 790 кг/см².Example 2. In an unstabilized silica glass slip with a moisture content of 16.1% with a grain composition corresponding to a sieve residue of 63 μm (5.5%), pH 5.6, add 0.23% Na ₂ CO ₃ (0.16% Na ₂ O). After stabilization, the viscosity is 10 ° E, pH is 9.75. Castings have a strength of 50 kg / cm ² , after autoclaving for 8 hours at 169 ° C, the bending strength is 485 kg / cm ² , at 179 ° C - 520 kg / cm ² , after autoclaving at 290 ° C for 3 hours strength increases to 790 kg / cm ² .

Пример 3. В нестабилизированный шликер кварцевого стекла плотностью 1,86 г/см³, вязкостью 26°Е добавляют 0,62% кремнийорганической жидкости ГКЖ11 (0,1% Na₂O). После стабилизации вязкость понижается до 10°Е, pH равно 10,40. Прочность отливок при изгибе равна 60 кг/см², после автоклавирования в течение 3 ч при 200°С прочность повышается до 520 кг/см².Example 3. In an unstabilized silica glass slip with a density of 1.86 g / cm ³ and a viscosity of 26 ° E, add 0.62% GKZH11 organosilicon liquid (0.1% Na ₂ O). After stabilization, the viscosity decreases to 10 ° E, the pH is 10.40. The strength of castings in bending is 60 kg / cm ² , after autoclaving for 3 hours at 200 ° C, the strength increases to 520 kg / cm ² .

Пр им ер 4. В нестабилизированный шликер кварцевого стекла с влажностью 14,0% при зерновом составе, соответствуюЗаказ 8338 Изд. № 620 щем остатку на сите 63 мкм (3,5%), добавляют 0,4% калиевого жидкого стекла (0,04% КгО). После стабилизации в течение 24 ч вязкость составляет 9°Е, pH 10,0, отливки имеют пористость 10,7% и прочность при изгибе 50 кг/см². Отливки из того же стабилизированного шликера, не содержащие добавки, имеют пористость 12,0%, а прочность — 10 кг/см². После автоклавирования в течение 2 ч при 169°С прочность при изгибе отливок составляет 400 кг/см², автоклавирование в течение 1 ч при 290°С повышает прочность до 730 кг/'см².Example 4. To an unstabilized silica glass slip with a moisture content of 14.0% with a grain composition corresponding to Order 8338 Ed. No. 620 to the total residue on a sieve of 63 microns (3.5%), add 0.4% potassium water glass (0.04% KrO). After stabilization for 24 hours, the viscosity is 9 ° E, pH 10.0, castings have a porosity of 10.7% and a flexural strength of 50 kg / cm ² . Castings from the same stabilized slurry that do not contain additives have a porosity of 12.0% and a strength of 10 kg / cm ² . After autoclaving for 2 hours at 169 ° C, the bending strength of castings is 400 kg / cm ² , autoclaving for 1 hour at 290 ° C increases the strength to 730 kg / 'cm ² .

Кварцевая керамика, полученная по предлагаемому способу, несколько повышает свою прочность при повышении температуры до 900°С. Высокая прочность отливок и огнеупора, отсутствие усадки и короблений при изготовлении позволяют получать из безобжигового огнеупора (кварцевого) изделия сложной формы с высокой размерной точностью без механической обработки. Высокая прочность отливок позволяет производить в них сверления, что гораздо легче и экономичнее сверления готового огнеупора. Повышенная прочность огнеупора расширяет область применения безобжиговых огнеупоров. Введение щелочи в нестабилизированный шликер исключает операции пропитки отливок щелочными растворами. После автоклавирования огнеупор имеет одинаковые по толщине прочностные свойства, что связано с равномерным распределением щелочных элементов.Quartz ceramics obtained by the proposed method slightly increases its strength with increasing temperature to 900 ° C. The high strength of castings and refractory materials, the absence of shrinkage and warping during manufacturing, makes it possible to obtain products of complex shape with high dimensional accuracy from unburned refractory (quartz) without high machining. The high strength of the castings allows them to be drilled, which is much easier and more economical than drilling a finished refractory. The increased strength of the refractory expands the scope of non-fired refractories. The introduction of alkali into an unstabilized slip eliminates the operation of impregnating the castings with alkaline solutions. After autoclaving, the refractory has the same strength properties in thickness, which is associated with a uniform distribution of alkaline elements.

Из полученных по предлагаемому способу кварцевых огнеупоров могут изготовляться тигли и дозаторы для разливки металлов при температурах до 1700°С, устройства для дозировки стекломассы, сложные по конфигурации керамические детали и т. д.Crucibles and dispensers for casting metals at temperatures up to 1700 ° C, devices for dispensing glass melt, ceramic parts of complex configuration, etc. can be made from quartz refractories obtained by the proposed method.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Способ производства безобжиговых кварцевых огнеупоров, путем мокрого измельчения, стабилизации суспензии, формования заготовок шликерным литьем, введения щелочи, и автоклавной обработки, в течение 1 —10 ч, отличающийся тем, что, с целью получения равных свойств по толщине огнеупора и сокращения технологического цикла его изготовления, щелочь вводят в суспензию перед ее стабилизацией в количестве 0,04—0,16% (в расчете на R₂O) от веса суспензии, а автоклавную обработку ведут при температуре 169—290°С.A method for the production of unburned quartz refractories by wet grinding, stabilizing the suspension, forming blanks by slip casting, introducing alkali, and autoclaving for 1-10 hours, characterized in that, in order to obtain equal properties in the thickness of the refractory and reduce its technological cycle of manufacture, alkali is introduced into the suspension before its stabilization in an amount of 0.04-0.16% (calculated on R ₂ O) based on the weight of the suspension, and autoclaving is carried out at a temperature of 169-290 ° C.