Мертель на основі діоксиду цирконію

Мертель на основі діоксиду цирконію, який містить заповнювач із діоксиду цирконію фракції, меншої ніж 500 мкм, і фракції, меншої ніж 90 мкм, у співвідношенні від 0,7:0,9 до 0,8:1, стабілізова C2 2 (19) 1 3 додатково містить глинозем і є сумішшю спільного помелу моноклінного діоксиду, цирконію і глинозему, при визначеному розмірі часток і їх співвідношенні забезпечує підвищення термічної стійкості при збереженні високих значень межі міцності при стисненні і зсуві, а також клеючої здатності мертелю - міцне його зчеплення з вогнетривом, що в свою чергу приводить до збільшення строків експлуатації футерування теплових агрегатів. Крім того, застосування моноклінного діоксиду цирконію та глинозему (тобто у вигляді вихідних сировинних матеріалів) при виготовленні мертелю забезпечує зниження собівартості його виготовлення. Поставлена задача вирішується тим, що: Мертель на основі діоксиду цирконію, який містить заповнювач із діоксиду цирконію фракції, меншої ніж 500 мкм, і фракції, меншої ніж 90 мкм, у співвідношенні від 0,7:0,9 до 0,8:1, стабілізований оксидом ітрію, тонкомелену складову із моноклінного діоксиду цирконію переважно з розміром часток 3-5 мкм, причому розмір часток від 2 мкм складає не менше за 95 об. %, і фосфатне зв'язу3 юче із фосфорної кислоти густиною 1,2-1,3 г/см , який відрізняється тим, що тонкомелена складова додатково містить глинозем з масовою часткою αАl2О3, не меншою за 85 %, і розміром часток 4-8 мкм не менше за 90 об. %, причому ця тонкомелена складова є сумішшю спільного помелу моноклінного діоксиду цирконію переважно з розміром часток 3-5 мкм, причому розмір часток від 2 мкм складає не менше за 95 об. %, та глинозему, які взяті в співвідношенні від 0,2:0,6 до 0,8:1 при наступному вмісті компонентів, мас. част.: Заповнювач із діоксиду цирконію фракції, меншої ніж 500 мкм, і фракції, меншої ніж 90 мкм, у співвідношенні від 0,7:0,9 до 0,8:1, стабілізований 8-13 мас. % оксиду ітрію, 91,5-93,5 тонкомелена складова - суміш спільного помелу моноклінного діоксиду цирконію переважно з розміром часток 3-5 мкм, причому розмір часток від 2 мкм складає не менше за 95 об. %, і глинозему з масовою часткою α-Аl2О3, не меншою за 85 %, і розміром часток 4-8 мкм не менше за 90 об. %, в співвідношенні від 0,2:0,6 до 0,8:1 6,5-8,5 фосфорна кислота густиною 3 1,2-1,3 г/см (понад 100 % по Р2О5) 2-5 Особливістю запропонованого мертелю є те, що додаткове введення в тонкомелену складову глинозему з масовою часткою α-Аl2О3, не меншою за 85 %, і розміром часток 4-8 мкм не менше за 90 об. %, і ця тонкомелена складова являє собою суміш спільного помелу останнього з моноклінним діоксидом цирконію переважно з розміром часток 3-5 мкм, причому розмір часток від 2 мкм складає не менше за 95 об. %, а співвідношення вищезазначених компонентів в суміші спільного помелу складає від 0,2:0,6 до 0,8:1, все це і забезпечує 96477 4 підвищення термічної стійкості в 2,5 рази. Тобто внаслідок введення третьої кристалічної фази (αАl2О3) поряд з двома уже існуючими (кубічний твердий розчин Y2O3 в ZrO2 та моноклінний ZrO2), які мають різний ТКЛР, утворюється мікротрищінувата структура зразка мертелю. Використання тонкомеленої складової у вигляді суміші спільного помелу моноклінного діоксиду цирконію переважно з розміром часток 3-5 мкм, причому розмір часток від 2 мкм складає не менше за 95 об. %, і глинозему з масовою часткою α-Аl2О3, не меншою за 85 %, і розміром часток 4-8 мкм не менше за 90 об. %, на технологічній зв'язці із фосфорної кислоти густиною 1,2-1,3 г/см приводить до покращання когезійних і адгезійних характеристик за рахунок взаємодії фосфорної кислоти з моноклінним і стабілізованим ZrO2, а також з глиноземом і утворенням колоїдного розчину з сольватними оболонками на частках твердої фази ZrO2 та створення нової сполуки - ортофосфату алюмінію (αАl2О3·Р2О5), яка має високу температуру плавлення таку, як і чистий Аl2О3 (2050 °С) (Згідно з даними літератури, (наприклад, кн. «Огнеупорные бетоны на фосфатных связках», Будников П.П., Хорошавин Л.Б. Изд-во «Металлургия», 1971, с. 28) ортофосфат алюмінію не має конкретно визначеної температури плавління, тому, що починаючи з t=1300 °C з нього починає переганятися Р2О5. Тому Тпл ортофосфата алюмінію дорівнює Тпл. чистого Аl2О3). Петрографічними дослідженнями мертелю після термообробки при температурі 150 °С встановлено, що його структура складається із уламків зерен заповнювача із кубічного ZrО2 і тонкодисперсної зв'язки. В останній під мікроскопом спостерігаються ізометричної форми частинки ZrО2 моноклінної модифікації та частинки корунду у вигляді ізометричних, таблеткових, короткопризматичних кристалів. Зерна в тонкодисперсній зв'язці щільно прилягають один до одного. Зерна кубічного ZrO2 покриваються тонкими оболонками скловидної фази і криптокристалічної речовини - з N ер. від ~1,560 до ~1,680, які цементують зерна заповнювача. Крім того, зерна заповнювача щільно контактують з тонкодисперсною зв'язкою. Все це забезпечує деяке збільшення міцності при стисненні і зсуві. У лабораторії ВАТ "УкрНДІВ ім. А.С. Бережного" були виготовлені натурні зразки мертелю за запропонованим винаходом і прототипом за традиційною технологією, яка прийнята в вогнетривкій промисловості при виготовленні мертелю. Запропонований винахід ілюструється прикладами, які наведені таблиці. Аналіз даних, які наведені таблиці, свідчить про те, що мертель складу, який заявляється, в порівнянні з прототипом, характеризується в 2,5 рази більшою термічною стійкістю, в ~1,1 разу більшою межею міцності при стисненні, в ~1,2 разу більшою межею міцності при зсуві. Технічне рішення, яке заявляється, намічається до впровадження на Дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ ім. А.С. Бережного" в 2009 році. 5 96477 6 Таблиця Склад та властивості зразків мертелю на основі діоксиду цирконію. Найменування компонентів, показники властивостей 1 І. Склад мертелю: (найменування компонентів) 1. Заповнювач із діоксиду цирконію фракції, меншої ніж 500 мкм, і фракції, меншої ніж 90 мкм, у співвідношенні від 0,7:0,9 до 0,8:1, стабілізований 8-13 мас. % оксиду ітрію. 2. Тонкомелена складова із моноклінного діоксиду цирконію з переважаючим розміром часток 3-5 мкм, причому розмір часток від 2 мкм складає не менше за 95 об. %. 3. Тонкомелена складова: суміш спільного помелу моноклінного діоксиду цирконію переважно з розміром часток 3-5 мкм, причому розмір часток від 2 мкм складає не менше за 95 об. %, і глинозему з масовою часткою α-Аl2О3, не меншою за 85 %, і розміром часток 4-8 мкм не менше за 90 об. % в співвідношенні: 4. фосфорна кислота густи3 ною 1,2-1,3 г/см (понад 100 % по Р2О5). II Показники властивостей зразків мертелю (після термообробки при 150 °С): 1. Термічна стійкість (1300 °С вода), теплозмін 2. Межа міцності при стисненні, МПа 3. Межа міцності при зсуві, МПа. Приклади №1 №2 №3 №4 №5 №6 прототип оптимальний пропонований пропонований позамежний позамежний 2 3 4 5 6 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 97,0 92,5 91,5 93,5 90,0 95,0 3,0 7,5 8,5 6,5 9,5 5,5 5,0 0,5:0,8 3,5 0,8:1 2,0 0,2:06 5,0 0,9:1,1 1,0 0,1:0,5 6,0 2 5 4 5 3 3 65 69 68 69 60 62 12 14 14 14 11 12 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601