178460. lajstromszámú szabadalom • Eljárás krómércet és mullitot tartalmazó tűzálló anyagok előállítására

3

178460

4

és U. S. Pat. 4 039 344) gyártásánál szintetikus zsugorított mullitot, természetes szillimanitot, cyanitot vagy égetett bauxitot használnak.

Az 1 421 418 sz. angol szabadalmi leírásból megismerhető eljárással, az ismertetett példák alapján összehasonlító kísérleteket végeztünk szintetikus mullit és elektromosan olvasztott mullit felhasználásával. A kísérleti eredmények a következők voltak :

1. táblázat

1421418 sz.

angol szabadalom szedni

Javasolt eljárás szerint

3

4.

5.

Zsugorított mullit, 0—4 mm/%

70,8

66,0

—

—

Cyanit, 60 u.m/%

10,1

10,3

—

—

Krómércliszt, 60 jxm/%

4,8

22,2

5

22

Timföldliszt, 60 p.m/%

6,6

—

■—■

—

Kvarcliszt, 60 fzm/%

7,7

1,5

—

—

Elektromosan olvasztott mullit, 1—4 mm/%

—

—-75

68

Elektromosan olvasztott korund, 60 ;zm/% Vizsgálati eredmények

20

10

Nyomószilárdság, MPa

30

53

25

45

Nyitott porozitás, % Terhelés alatti lágyulás

15,4

14,8

19,2

16,6

To6°C

1380

1410

1530

1540

T,°C

1430

1450

1580

1560

t40°c

Hőlökésállóság MSZ 5918 szerint

1450

1480

1620

1740

(Hőlökési szám)

Salak kimaródás SM salakkal, (FeO 18%) MSZ 5917/3.1 szerint:

9

3

+ 30

+ 30

L, %

11,4

3,5

1,2

0,9

T, %

8,7

4,5

3,2

1,6

Vizsgálataink során megállapítottuk, hogy a természetes szillimanit, bauxit, vagy a szintetikus zsugorított mullit ásványok elbomlanak a krómspinell hatására. 35 A korábbi mullitszemcsék helyén korund marad viszsza, a szemcse egy része pedig olvadék formájában helyezkedik el, rendszerint a pórusokban. A termékbe adagolt egyéb adalékanyagok, mint pl. agyag, magnezitliszt, vagy magnezitkróm téglatörmelék stb. a mullit 40 bomlását meggyorsítja, és ezzel rontja a termomechanikai tulajdonságokat.

Vizsgálataink során azt is megállapítottuk, hogy az elektromosan olvasztott, 72%-nál nagyobb A1203 taitalmú mullittal viszont jó eredmény érhető el, a termék 45 salakellenállóképessége és termomechanikai tulajdonságai jelentősen megjavíthatok.

Felismerésünk szerint a találmányban rögzített feltételek betartása esetén lehetséges egy fokozatban a mullit és a krómérc kedvező tulajdonságainak összepárosítása, 50 a negatív jelenségek elkerülésével.

Ehhez mindenekelőtt a krómércőrlemény és a mullit különböző szemesézetét kell biztosítani. Ha a krómércet, melynek mennyisége lehet tetszőleges, célszerűen 25—50 tömegszázalék a finom szemcsefrakcióban, 55 0,5 mm-nél kisebb szemcsében adagoljuk a keverékbe, biztosítható a durva szemcséket beágyazó matrix kitűnő salakállósága. A mullitnak csak elektromosan olvasztott formában és durva szemcsében — 0,5 mm-nél nagyobb szemcseméretben — való adagolásával lehet 60 biztosítani a jó hőlökésállóságot, nagy lágyuláspontot és a termikus méretállandóságot.

Lényeges még, hogy az elektromosan olvasztott mullit az elméleti összetételhez képest (71,8% A1203) A1203 felesleggel rendelkezzen. 65

A krómérc őrlemény és a mullitszemcsék közötti reakció csökkentésére, ill. a reakciónak a szemcsék felületi zónáira való korlátozása céljából szükséges, hogy a mullit tartalmú szemcsék porozitása minél kisebb legyen. A felhasznált anyag minél tisztább, az egyedi kristálymérete 0,2 mm-nél nagyobb, a szemcsék felülete tömegükhöz képest minél kisebb legyen, tehát célszerűen a szemcséknek 1 mm-nél nagyobb átmérőjűnek kell lennie.

A mullitszemcse bomlási mechanizmusánál megállapítottuk, hogy a szemcse felületén elhelyezkedő mullit reagál a krómércmatrixban levő MgO egy részével, és a kristályból közbenső fázisként saphirin (4 MgO. .5 Al203.2 SiO^ képződik, amely 1475 °C feletti hőmérsékleten olvadékká és másodlagosan kivált korunddá alakul. Az olvadék a pórusokban helyezkedik el tócsákban és kis mennyiség esetén a termomechanikai tulajdonságokat nem rontja.

A felhasznált krómérc égetett állapotban is lehet, de ez nem feltétele a termék minőségének, fontos azonban, hogy csak finom őrleményben szabad alkalmazni.

A legkedvezőbb tulajdonságokat akkor tudjuk biztosítani, ha a 0,5 mm-nél kisebb szemcseméretű frakcióban a kémiai összetétel az Mg0-Al203-Si02 hármas diagramban ábrázolva (1. ábra) olyan, hogy zömében saphirin és spinell képződését biztosítja, vagyis az alábbi négy pontot összekötő egyenesek által határolt területre esik:

1. MgO: 22%; A1203: 63%; Si02: 15%;

2. MgO: 16%; A1203: 69%; SÍ02: 15%;

3. MgO: 16%; A1203: 82%; Si02: 2%;

4. MgO: 35%; A1203: 63%; Si02: 2%.

A krómérc-mullit rendszerben a két alapvető kristályos fázis a mullit (3Al203.2Si02) és a spinell (R’O.R'2

2