Спосіб виготовлення шпінельнокорундового матеріалу

1. Спосіб виготовлення шпінельнокорундового матеріалу, що включає одержання суміші периклазу і глиноземовмісного компонента, здрібнювання суміші до фракції менше 0,063 мм, формування брикету і випал, який відрізняється тим, що для суміші використовують периклаз з вмістом Mg більше 96 мас. % і глиноземовмісний компонент з вмістом Аl2О3 більше 96 мас. %, при співвідношенні в суміші Mg:Аl2О3, що дорівнює (1626):(84:74) при перерахуванні суми Mg+Аl2O3 на 100 %. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в суміш через спільне здрібнювання з периклазом і глиноземовмісним компонентом вводять понад 100 % спікаючу добавку - ільменіт або рутил, або оксид хрому, кількість якої визначають відповідно до наступної залежності: СД = 0,5 + (М - 16) × (0,1 ¸ 0,2) , Корисна модель належить до вогнетривкої промисловості і може бути використаною при виробництві вогнетривів, застосовуваних для випуску і розливання сталі. Шпінель є унікальним вогнетривким матеріалом, здатним стійко працювати в агресивних середовищах при високій температурі. Сприятливими для властивостей шпінелі є так само невисокий температурний коефіцієнт лінійного розширення і здатність шпінелі при його синтезі включати різні домішки, у тому числі шкідливі, наприклад Fе2О3, без погіршення його властивостей. Практичне значення у вогнетривкому виробництві має алюмомагнезіальний шпінель (Mg×Al2O3), одержуваний синтетичним шляхом - чи плавленням спіканням сировинних матеріалів, що містять Mg і Аl2О3. Твердофазна взаємодія між Mg і Аl2О3 протікає досить інтенсивно і повно при помірних і підвищених температурах, тому такий спосіб виготовлення шпінелі є найбільш, енергозберігаючим. У практиці звичайно одержують шпінельновмісний матеріал з надлишком Mg (периклазу), рідше - з надлишком Аl2О3 (корунду). Наявність другої фази сприяє більш активному спіканню шихти на стадії виготовлення шпінельновмісного матеріалу і на стадії виготовлення виробів з нього. При цьому для виготовлення шпінельновмісних матеріалів доцільно використовувати високоякісні чисті вихідні сировинні матеріали з мінімальним змістом домішок, присутність яких веде до утворення легкоплавких фаз, зокрема - силікатних розплавів, що застигають у виді прошарків між зернами шпінелі. Наявність таких прошарків у вогнетривких виробах знижує їхню якість і не дозволяє повною мірою використовувати унікальні властивості шпінелі - високу хімічну і термічну стійкість до дії металевих і жужільних розплавів. Відомий спосіб одержання шпінельновмісного матеріалу на основі магнезитового порошку і керамічно синтезованої магнезіальновмісної шпінелі [див. Антонов Г.И., Щербенко Г.Н., Пятикоп П.Д. и др. Получение керамически синтезированной де: СД - кількість спікаючої добавки, мас. %, (19) UA (11) 29070 (13) U М - вміст Mg у суміші, мас. %. 3. Спосіб за пп. 1 і 2, який відрізняється тим, що в суміш для спільного здрібнювання вводять каустичний магнезит або магнезію, випалену в кількості 3-5 мас. % понад 100 %. 3 магнезиальноглиноземистой шпинели для сводовых огнеупоров. Огнеупоры, 1972 г., №2, с. 41-49]. Матеріал одержували зі спеченого периклазу зі змістом Mg 92 мас.% і близько 8% силікатів. Брикет мав, крім шпінелі, другу фазу периклаз у кількості 10-20 мас. % Недоліком способу є використання для синтезу шпінельновмісного матеріалу периклазу з низьким змістом Mg (92 мас. %) і високим змістом силікатів (8 мас. %), що приводять до утворення в брикеті легкоплавких фаз. Крім того, унаслідок великих розходжень коефіцієнтів термічного лінійного розширення (КТЛР) у структурі виробу при охолодженні з'являється велика кількість мікротріщин, що знижують термостійкість і хімічну стійкість. Відомий спосіб виготовлення шпінельновмісного вогнетривкого матеріалу (прототип) з попереднім одержанням плавленої або керамічної шпінелі, що потім додавалися в периклазову шихту в кількості 30 або 60 мас.% [див. Антонов Г.И., Недосвитий В.П., Подпалов П.Л., и др. Огнеупоры, 1973 г., №12, с. 16-21]. Брикет керамічно отриманого матеріалу містив шпінель і периклаз у кількості 18-20 мас %. Недоліком способу є використання для синтезу шпінельновмісного матеріалу периклазу з низьким змістом Mg (92 мас. %) і відповідно підвищеним змістом домішок, що утворять підвищену кількість силікатів - плавнів. Унаслідок присутності в шпінельновмісному матеріалі (брикеті) периклазу, що значно відрізняється від шпінелі по величині КТЛР матеріал має низьку термічну стійкість. Задача, що стоїть перед авторами, полягає в розробці способу виготовлення шпінельнокорундового матеріалу з високою хімічною і термічною стійкістю. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення шпінельнокорундового матеріалу, що включає одержання суміші периклазу і глиноземовмісного компонента, здрібнювання суміші до фракції менш 0,063мм, формування брикету і випал, відповідно до корисної моделі, для суміші використовують периклаз зі змістом Mg більш 96 мас.% і глиноземовмісний компонент зі змістом Аl2О3 більш 96 мас. %, при співвідношенні в суміші Mg: Аl2О3, рівному (16-26): (84:74), при перерахуванні суми Mg + Аl2О3 на 100 %. Разом з тим, в суміш через спільне здрібнювання з периклазом і глиноземовмісним компонентом можуть вводити понад 100% спікаючу добавку - ільменіт або рутил, або оксид хрому, кількість якої визначають відповідно до наступної залежності: СД=0,5+(М16)·(0,1÷0,2), де: СД - кількість спікаючої добавки, мас. %; М - зміст Mg у суміші, мас. %. Крім того, в суміш для спільного здрібнювання можуть вводити каустичний магнезит або магнезію випалену в кількості 3-5 мас.% понад 100 %. Спосіб забезпечує одержання шпінельнокорундового матеріалу зі змістом 52-87 мас.% шпінелі і відповідно 48-13 мас.% корунду (при перерахуванні суми цих компонентів на 100 %). Обов'язковою вимогою при цьому є 29070 4 присутність у брикеті двох основних фаз: шпінелі більш 50 мас.% і корунду - менш 50 мас. %, відсутність периклазу у формі вільної фази. Сутність пропонованого способу виготовлення шпінельнокорундового матеріалу полягає в одержанні брикету, що складається з двох основних фаз: алюмомагнезіальної шпінелі і корунду, що мають близькі КТЛР, при повній відсутності периклазу, що значно відрізняється по КТЛР від зазначених фаз. При цьому для синтезу шпінельнокорундового матеріалу використовуються периклаз з високим змістом Mg (більш 96 мас. %) і глиноземовмісний компонент зі змістом Аl2О3 більш 96 мас. %, у яких відповідно міститься невелика кількість домішок, здатних утворювати при випалі матеріалу і виробу легкоплавкі рідкі фази, що застигають при охолодженні у виді прошарків між зернами шпінелі і корунду. Наявність таких прошарків знижує термостійкість і хімічну стійкість виробів, одержуваних відомими способами з відомих периклазошпінельних мас. Для активації процесу синтезу шпінелі й ущільнення брикету в суміш, відповідно до корисної моделі, уводять спікаючу добавку: ільменіт або рутил, або оксид хрому, кількість якої регулюється, виходячи з приведеної залежності. Процес спікання активізується внаслідок утворення твердих розчинів оксидів-добавок (Fе2О3, Ті2, Сr2O3) зі шпінеллю і корундом шпінельнокорундового матеріалу. Інтенсивність процесу спікання в пропонованому способі виготовлення шпінельнокорундового матеріалу підвищують також введенням у суміш каустичного магнезиту або магнезії випаленої у кількості 3-5 мас.% понад 100% унаслідок високої реакційної здатності Mg зазначених компонентів з Аl2О3 суміші й утворенням шпінелі. У таблиці наведені приклади реалізації способу виготовлення шпінельнокорундового матеріалу різного складу. Шпінельнокорундовий матеріал одержували в лабораторних і виробничих умовах Кондратієвського вогнетривкого заводу. Використовували периклаз спечений зі змістом Mg 95,0 і 96,5 мас. %, корунд спечений зі змістом Аl2О3 95 і 96 мас. %, технічний глинозем зі змістом Аl2О3 98 мас. %. Суміш периклазу і глиноземовмісних компонентів подрібнювали до фракції менш 0,063мм, готували зразки діаметром і висотою 36мм пресуванням при тиску 100Н/мм2, обпалювали при 1700°С з витримкою 6г. Для активізації процесу спікання в суміш для спільного помелу вводили спікаючі добавки, кількість яких регулювали по приведеній залежності, представленій в описі і таблиці. Для активації процесу утворення шпінелі як магнезіальний компонент через спільний помел у суміш уводили каустичний магнезит або магнезію випалену, що відрізняються високою реакційною здатністю з Аl2О3. З аналізу результатів таблиці випливає, що термостійкість шпінельнокорундового матеріалу, отриманого по пропонованому способі, відповідно 5 29070 6 до корисної моделі, приблизно, у 2 рази вище термостійкості периклазошпінельного матеріалу, отриманого по прототипі. При цьому введення спікаючих добавок (ільменіт рутил або оксиду хрому) і каустичного магнезиту або магнезії випаленої, відповідно до винаходу, підвищують додатково термостійкість шпінельнокорундового матеріалу. Запропонована корисна модель реалізується при використанні в способі виготовлення шпінельнокорундового матеріалу спеченого або плавленого периклазу зі змістом Mg більш 96 мас. %, глиноземовмісного компонента у виді технічного глинозему, спеченого або плавленого корунду зі змістом Аl2О3 більш 96 мас. %, каустичного магнезиту, магнезії випаленої, ільменіту, рутилу, оксиду хрому. Пропонований спосіб виготовлення шпінельнокорундового матеріалу в порівнянні з прототипом забезпечує підвищення термостійкості, приблизно, у 2 рази; при цьому введення спікаючих добавок (ільменіт, рутил, оксид хрому), а також каустичного магнезиту або магнезії випаленої додатково підвищують термостійкість матеріалу. Таблиця №№ прикладів 1 2 3 4**) 5**) 6 7 8 9 10 11 12 13**) 14**) 15 *) * ) Співвідношення, мас. % MgO Аl2О3 16 84 21 79 26 74 15 85 27 73 16 84 21 79 26 74 26 74 16 84 21 79 26 74 16 84 26 74 41,11 54,32 СД=0,5+(М16)·(0,1÷0,2)*), мас. % И Р OX 0,50 1 0,5 2,50 1,50 1,0 За прототипом 0,96 Компоненти *) , мас. % KM МЖ 5 3 5 3 Термостійкість (1300°Свода) теплозмін 7 8 11 3 4 7 9 10 9 8 8 9 3 4 3 И - ільменіт, Р - рутил, ОХ - оксид хрому, KM - каустичний магнезит, МЖ - магнезія випалена; Mg + Аl2О3 у перерахуванні на 100 %. **) Позначені склади, що виходять за межі зазначені у формулі корисної моделі: приклади 4,5 - по співвідношенню Mg: Аl2О3; у прикладах 13, 14 - використаний для суміші периклазу зі змістом Mg 95 мас.% і глиноземовмісний компонент зі змістом Аl2О3 - 95 мас. %.