Шихта для виробництва форстеритових вогнетривів

Реферат: Шихта для виробництва форстеритових вогнетривів включає зернисту складову на основі магнезіальних силікатів, дисперсну складову на основі оксиду магнію та сполучну речовину. Зерниста складова шихти являє собою суміш дуніту обпаленого і лому форстеритових виробів. UA 77590 U (12) UA 77590 U UA 77590 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до виробництва випалювальних вогнетривів на основі форстеритів і може бути використана в виробництві вогнетривів для футерівки різних теплових агрегатів, переважно сталеплавильних агрегатів. За типовою, широко відомою технологією, форстеритові вогнетриви виготовляють на основі природних магнезіальних силікатів - дунітів, олівінітів, серпентинітів - шляхом обпалювання сировини, здрібнення, часто змішуванням з магнезитом, формування на пресах і обпалювання виробів. Для підвищення термостійкості виробів частину компонентів шихти вводять у вихідну масу грубозернистими, а іншу частину - у тонкоздрібненому вигляді. Масу з додаванням сполучної речовини пресують. Вироби обпалюють у тунельних печах. Відома шихта для виготовлення форстеритових вогнетривів за патентом Російської 6 Федерації № 2026847, МПК С04В 35/20, дата подання заявки 07.08.1991. Шихта для виробництва форстеритових вогнетривів містить магнезіально-силікатний компонент і магнезит. Як магнезіально-силікатний компонент використовують відходи збагачення хромітових руд. Співвідношення компонентів, в вагових %: відходи збагачення хромітових руд 70-95; магнезит 5-30. Відходи збагачення хромітових руд і магнезит змішують, зволожують розчином технічного лігносульфонату, формують вироби і обпалюють в тунельній печі при 1650 °C. Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, є: шихта для виготовлення форстеритових вогнетривів, що включає магнезіально-силікатний матеріал та магнезит. Позитивним фактором шихти є можливість використання техногенної сировини (відходи збагачення хромітових руд). Однак експлуатаційні і ресурсні характеристики форстеритових вогнетривів на основі зазначеної шихти низькі. Так, відкрита пористість вогнетривів складає 222 24 %, термічна стійкість - 2 теплозміни, межа міцності при стиску - 35-39 Н/мм . Відома шихта для виготовлення форстеритових вогнетривів за патентом Російської 6 Федерації № 2161144, МПК С04В 35/20, С04В 35/66, дата подання заявки 10.01.2000. Шихта для виготовлення форстеритових вогнетривів містить зернисту складову у вигляді обпаленого дуніту фракції 3-0 мм, дисперсну складову у вигляді спеченого периклазовмісного компонента, який є подрібненою до фракції менше 0,063 мм сумішшю сумісного помелу спеченого периклазу і вогнетривкої глини в співвідношенні, у вагових %: спечений периклаз - 7885, вогнетривка глина - 15-22. Співвідношення складових шихти, у вагових %: обпалений дуніт фракції 3-0 мм - 75-81, зазначена суміш сумісного помелу спеченого периклазу і вогнетривкої глини - 19-25, лігносульфонат технічний - 5-6 понад 100. Форстеритові вироби з шихти зазначеного складу виготовляють наступним чином. З підготовлених компонентів шихти готують суміш, пресують її при питомому тиску не менше 2 150 Н/мм , вироби сушать, потім обпалюють при температурі 1310-1350 °C. Введення в дисперсну периклазову складову вогнетривкої глини дозволяє понизити температуру випалення форстеритових вогнетривів до 1310-1350 °C. Нормування шихти по зерновому складу забезпечує підвищену і рівномірну щільність упаковки зерен шихти без їх руйнування, без концентрацій напруг, що забезпечує стабільний рівень міцності виробів. Приклад виготовлення форстеритового вогнетриву. У вібромлин завантажували суміш дисперсної складової: 80 % периклазового порошку і 20 % вогнетривкої глини для сумісного помелу. Подрібнювали протягом трьох годин до зернистості менше 0,063 мм. Готували порції шихти: 78 % зернистої складової - обпалений дуніт з фракціями 3-0 мм, 22 % дисперсної складової - суміш сумісного помелу периклазу і вогнетривкої глини фракцією менше 0,063 мм. Зернисту складову завантажували у бігуни, зволожували лігносульфонатом технічним, перемішували 2 хвилини. Далі засипали дисперсну складову і всю шихту перемішували 2,5 2 хвилини. Вироби пресували при питомому тиску 150 Н/мм . Далі вироби підсушували в тунельній сушарці протягом 1 доби при температурі до 200 °C, охолоджували, укладали на вагонетки і подавали на випал. Випал проводили в тунельній печі протягом 108 годин з витримкою при 1310 °C протягом 12 годин. Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, є: шихта для виробництва форстеритових вогнетривів, що включає зернисту складову на основі магнезіальних силікатів фракції 3,0-0 мм, дисперсну складову на основі оксиду магнію фракції менше 0,063 мм та лігносульфонат технічний. Експлуатаційні характеристики вогнетривів значною мірою досягаються особливостями технології виготовлення вогнетривів із зазначеної шихти, яка є складною (необхідність приготування дисперсної складової шихти шляхом сумісного помелу периклазу і вогнетривкої 1 UA 77590 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 глини у вібромлині протягом трьох годин до зернистості менше 0,063 мм) і енергоємною (випал в тунельній печі протягом більше 100 годин з витримкою при 1310°С протягом більше 10 годин). Як прототип вибрана шихта для виробництва форстеритових вогнетривів, що відома за патентом України на корисну модель № 34615, МПК С04В 35/01,С04В 35/00, дата подання заявки 12.05.2008. Шихта включає зернисту та дисперсну складові. Зерниста складова шихти являє собою суміш дуніту з вмістом МgО не менше 46 % і олівіну з вмістом МgО в межах 40-50 %. Зерниста складова має фракцію в межах 3,0-0 мм. Співвідношення компонентів в зернистій складовій становить, в вагових %: дуніт з вмістом МgО не менше 46 % - 55-90; олівін з вмістом МgО в межах 47-50 % -10-45. Дисперсна складова шихти являє собою спечений периклаз з вмістом МgО більш 88 % із фракційним складом менше 0,063 мм Як сполучну речовину шихти включає лігносульфонат технічний. Співвідношення зазначених складових у шихті становить, в вагових %: зерниста складова шихти - 70-78, дисперсна складова шихти - 22-30, лігносульфонат технічний - 4-5 понад 100. Для одержання зернистої складової змішують дуніт з олівіном в заданому співвідношенні, подрібнюють на розмельному устаткуванні, розділяють по фракціях на вібраційному ситі з виділенням фракцій 3,0-0 мм для зернистої складової шихти. Для одержання дисперсної складової спечений периклаз з вмістом МgО не менше 88 % подрібнюють в турбомлині до фракції менше 0,063 мм. Приготування шихти виконують шляхом змішування в заданому співвідношенні її складових в змішувачах періодичної дії. В процесі перемішування почергово завантажують компоненти зернистої складової, частину (1/2) лігносульфонату технічного, далі завантажують дисперсну складову і частину лігносульфонату технічного, що залишилася. Перемішування виконують до отримання гомогенної суміші. Виготовлення вогнетривких виробів включає операції пресування шихти, садку сирцю на пічні вагони, сушіння і випал виробів по відомих технологіях з використанням відомого обладнання. Загальними ознаками прототипу і рішення, що заявляється, є: шихта для виробництва форстеритових вогнетривів, що включає зернисту складову на основі магнезіальних силікатів фракції 3,0-0 мм, дисперсну складову на основі оксиду магнію фракції менше 0,063 мм та лігносульфонат технічний. Склад шихти за прототипом забезпечує достатньо високі експлуатаційні характеристики 2 вогнетривів: пористість відкрита 19,0-22,0 %, межа міцності при стиску 33,0-50,0 Н/мм , температура початку деформації 1620-1630 °C, термостійкість 2-3 теплозміни. Але собівартість таких вогнетривів висока в результаті використання суміші дуніту і олівіну зернистої складової шихти. В основу корисної моделі поставлена задача зниження собівартості форстеритових вогнетривів без погіршення їх експлуатаційних характеристик. Поставлена задача вирішується тим, що в шихті для виробництва форстеритових вогнетривів, яка включає зернисту складову на основі магнезіальних силікатів фракції 3,0-0 мм, дисперсну складову на основі оксиду магнію фракції менше 0,063 мм та лігносульфонат технічний, згідно з корисною моделлю, зерниста складова шихти являє собою суміш дуніту обпаленого і лому форстеритових виробів при співвідношенні компонентів, в вагових %: дуніт обпалений - 73-75; лом форстеритових виробів - 25-27, дисперсна складова шихти являє собою спечений периклаз з змістом МgО більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 %, а співвідношення складових компонентів шихти знаходиться в наступних межах, в вагових %: зерниста складова шихти - 70-73; дисперсна складова шихти - 27-30; лігносульфонат технічний - 4-5 (понад 100). Перераховані ознаки складають суть корисної моделі. Істотні ознаки корисної моделі знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається. Так, відмітні ознаки корисної моделі (зерниста складова шихти являє собою суміш дуніту обпаленого і лому форстеритових виробів при співвідношенні компонентів, в вагових %: дуніт обпалений - 73-75; лом форстеритових виробів - 25-27, дисперсна складова шихти являє собою спечений периклаз з вмістом МgО більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 %, а співвідношення складових компонентів шихти знаходиться в наступних межах, в вагових %: зерниста складова шихти - 70-73; дисперсна складова шихти - 27-30; лігносульфонат технічний - 4-5 (понад 100) разом з істотними ознаками, спільними з прототипом, дозволяють знизити собівартість форстеритових вогнетривів без погіршення їх експлуатаційних характеристик. 2 UA 77590 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Головним фактором зниження собівартості форстеритових вогнетривів є введення в склад зернистої складової шихти лому форстеритових виробів (25-27 вагових %), як більш дешевої сировини в порівнянні з олівіном (47-50 вагових % в прототипі). Вибір зазначених співвідношень компонентів шихти, а також використання спеченого периклазу з змістом МgО більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 % для приготування дисперсної складової шихти попереджують погіршення експлуатаційних характеристик вогнетривів при заміні олівіну ломом форстеритових виробів в зернистій складовій шихти. Враховуючи складний характер фізико-хімічних перетворень, що відбуваються в процесі підготовки вихідних матеріалів, одержання шихти і випалювання вогнетривких виробів указаний причинно-наслідковий зв'язок визначений експериментальним шляхом. Нижче приводиться докладний опис шихти для виробництва форстеритових вогнетривів, що заявляється, технології виготовлення вогнетривів і конкретні приклади з характеристиками вогнетривів, що обумовлюють їх експлуатаційні характеристики. Склад шихти. Шихта для виробництва форстеритових вогнетривів включає зернисту складову, що має фракцію 3,0-0 мм, дисперсну складову з фракцією менше 0,063 мм та лігносульфонат технічний, як сполучну речовину. Співвідношення зазначених складових шихти знаходиться в наступних межах, в вагових %: зерниста складова шихти - 70-73, дисперсна складова шихти 27-30, лігносульфонат технічний - 4-5 (понад 100). Зерниста складова шихти являє собою суміш дуніту обпаленого і лому форстеритових виробів при їх співвідношенні, в вагових %: дуніт обпалений - 73-75, лом форстеритових виробів - 25-27. Дисперсна складова шихти являє собою спечений периклаз з вмістом МgО більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 %. Підготовка вихідних матеріалів. Для одержання зернистої складової змішують дуніт обпалений з ломом форстеритових виробів в заданому співвідношенні, подрібнюють на розмельному устаткуванні (послідовно в щоковій дробарці, наприклад СМ-741, бігуні сухого помелу типу "ЕШ-Верке" і в валковій дробарці, наприклад Г80 × 50), розділяють по фракціях на вібраційному ситі з виділенням фракцій 3-0 мм. Для одержання дисперсної складової спечений периклаз з вмістом МgО більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 % подрібнюють в турбомлині до фракції менше 0,063 мм. Вміст фракції менше 0,063 мм в отриманому порошку повинен бути не менше 93 %. Приготування шихти. Приготування шихти виконують шляхом перемішування її складових в заданому співвідношенні в змішувачах періодичної дії. В процесі перемішування почергово завантажують компоненти зернистої складової (дуніт, лом форстеритових виробів), частину (1/2) лігносульфонату технічного, далі завантажують дисперсну складову шихти (порошок спеченого периклазу), частину лігносульфонату технічного, що залишилася. Перемішування виконують за допомогою відомих змішувачів протягом 7-10 хвилин до одержання однорідної маси. Виготовлення форстеритових вогнетривів із шихти. Виготовлення вогнетривких виробів включає операції пресування шихти, садку сирцю на пічні вагони, сушіння і випал виробів. Пресування вогнетривких виробів виконують на пресах, наприклад типу СМ-1085. Удавана 3 щільність сирцю повинна бути не менше 2,70 г/см . Садку сирцю на пічні вагони виконують вручну за заданою схемою. У процесі садки виконують відбраковування виробів. Сушіння сирцю виконують у тунельних сушилах при температурі 80-120 °C. Висушені вироби підлягають контролю по зовнішньому вигляду. Далі вироби направляють на випал. Випал виробів виконують у тунельних печах при температурі 1650-1670 °C протягом однієї години. Технологічні процеси пресування, садки, сушіння і випалу виробів широко відомі й освоєні у виробництві вогнетривів. Після випалу одержують форстеритові вогнетриви з наступними характеристиками: 2 пористість відкрита 18,6-20,7 %, межа міцності при стиску 48,7-53,2 Н/мм , температура початку деформації 1620-1630 °C, термостійкість 2-3 теплозміни. Нижче в табличній формі приведені практичні приклади складів шихти і характеристики отриманих вогнетривких виробів із співвідношенням компонентів у межах суті корисної моделі. 3 UA 77590 U Таблиця № прикладу Зерниста складова, Дуніт обпалений в вагових % Лом форстеритових виробів Дисперсна складова, в Спечений периклаз з вмістом МgО вагових % більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 % Вміст зернистої складової в шихті, в вагових % Вміст дисперсної складової в шихті, Лігносульфонат технічний рідкий, понад 100 вагових % 2 Межа міцності при стиску, Н/мм Пористість відкрита, % Термостійкість, теплозміни Температура початку деформації, °C 5 1 73,0 27,0 2 74,0 26,0 3 75,0 25,0 100 100 100 70,0 30,0 4,0 53,2 18,6 2-3 1630 72,0 28,0 5,0 49,9 20,1 2-3 1630 73,0 27,0 5,0 48,7 20,7 2-3 1620 З таблиці видно, що експлуатаційні характеристики вогнетривів, отриманих із шихти, що заявляється, не гірші відповідних характеристик вогнетривів за прототипом. При цьому собівартість вогнетривів, отриманих із шихти, що заявляється, складає 95 % собівартості вогнетривів за прототипом. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Шихта для виробництва форстеритових вогнетривів, що включає зернисту складову на основі магнезіальних силікатів, дисперсну складову на основі оксиду магнію та сполучну речовину, яка відрізняється тим, що зерниста складова шихти являє собою суміш дуніту обпаленого і лому форстеритових виробів при співвідношенні компонентів в вагових %: дуніт обпалений 73-75 лом форстеритових виробів 25-27, дисперсна складова шихти являє собою спечений периклаз з вмістом МgО більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 %, співвідношення складових компонентів шихти становить в вагових %: зерниста складова шихти 70-73 дисперсна складова шихти 27-30 4-5 сполучна речовина понад 100. 2. Шихта за п. 1, яка відрізняється тим, що зерниста складова шихти має фракційність в межах 3,0-0 мм, а фракційність дисперсної складової - менше 0,063 мм. 3. Шихта за п. 1, яка відрізняється тим, що як сполучну речовину використано лігносульфонат технічний. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 4