RS57745B1

RS57745B1 - Vatrostalna smeša

Info

Publication number: RS57745B1
Application number: RS20181202A
Authority: RS
Inventors: Helge Jansen; Volker Stein; Thomas Schemmel
Original assignee: Refratechnik Holding Gmbh
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2018-12-31
Also published as: MX2015017756A; PE20160312A1; BR112015031798A2; RS58758B1; RU2016102423A3; JP6505094B2; US20160176762A1; MX381856B; WO2014206602A1; SI3090992T1; RU2016102423A; EP3013769A1; PL3013769T3; RU2677726C2; AU2014301579A1; EP3013769B1; CL2015003637A1; EP3090992A1; TR201816061T4; SI3013769T1

Description

OPIS PRONALASKA

Pronalazak se odnosi na vatrostalnu smešu prema standardu ISO/R 836, DIN 51060, u obliku mineralne smeše, na postupak za prizvodnju proizvoda otpornog na vatru pri upotrebi smeše i pomoću postupka za izradu nepečene i pečene oblikovane cigle, koji je u velikoj meri otporan na dejstvo fajalitičke zgure-šljaka (gvožđe-silikatna šljaka) i sulfata i postojan (izdržljiv) je na rastopljene obojene materijale, naročito protiv rastope bakra.

Fajalitička zgura nastaje, na primer, pri proizvodnji bakra iz halkopirita (CuFeS2). Halkopirit se prži iz čega se dobija, takozvana, bakarna cigla sa sadržajem u sebi bakar sulfida (Cu2S) i jedinjenjima gvožđa, na primer, FeS i Fe2O3. Bakarna cigla se dalje prerađuje u sirovi bakar, pri čemu se tečna bakarna cigla pri uduvavanju vazduha i dodatkom SiO2, na primer u obliku kvarca, u stanju užarenosti obrađuje u konvertoru. Pri tome nastaje fajalitička zgura, koja osobito sadrži mineral fajalit (2FeO·SiO2) i sirovi bakar-oksid (Cu2O).

Sadašnji konvertor pri proizvodnji sirovog bakra, na primer, Pierce-Smith konvertor, se mora oblagati sa vatrostalnim materijalom sa strane s koje se nalazi vatra osobito sa pečenim magnezijum-oksid hromitnim proizvodom (vidi na primer patent DE 1471 231 A1). Ovaj proizvod otporan na vatru odoleva toplotnim uslovima ali je pri tome sam nedovoljno otporan na dejstvo sulfata, koji od oksidacije sulfida, na primer, rezultiraju u obliku magnezijum – sulfata. Magnezijum-oksid hromitna cigla ima pri tome, takođe, ograničenje odnosno nedovoljno je otporan na vlagu odnosno nema sposobnost odbijanja vlage pri visokoj temperaturi i ima jedan nedovoljan penetracioni otpor protiv vrelih rastopljenih obojenih metala, naročito prema rastopu bakra.

Magnezijum-oksid hromitna cigla se koristi kod agregata za topljenje metala naročito za proizvodnju ostalih metala koji nisu na bazi gvožđa (obojeni metali kao što je Ni, Pb, Sn, Zn) i pri tome stvara iste probleme odnosno pokazuje nedostatke koji su gore navedeni. U patentnom dokumentu DE 20 2012 012 A1 prikazana je vatrostalna smeša, koja se naročito koristi za oblogu agregata za topljenje obojenih metala, naročito za oblogu konvertora za topljenje bakra, pri čemu se smeša prvenstveno sastoji od najmanje 30 tež.% krupnozrnaste olivin-sirovine sa sadržajem u sebi forsterita najmanje 70 tež.% i veličinom zrna od preko 0,1 mm, od najmanje 35 tež.% magnezijum oksida u obliku pudera sa veličinom zrna od ≤ 1 mm, od najmanje 5 tež.% silicijum-karbida u obliku pudera sa veličinom zrna od ≤ 1 mm, opciono ima maksimalno 10 tež.% suve visokodispergovane silicijumove kiseline, opciono ima, takođe, maksimalno 10 tež.% najmanje jedne dalje materije za vatrostalni proizvod kao što je antioksidant, ostatak na 100 tež.% najmanje jedne druge čvrste materije. Smeša sadrži najmanje 2 tež.% tečnog vezivnog sredstva u obliku sredstva sa slabim sadržajem lužine - alkalije, prvenstveno bezalkalna koloidna suspenzija silicijum/dioksida, računato u odnosu na suve čvrste materije.

U patentnom dokumentu US 4, 497, 901 A je predstavljen jedan forsterit-ugljenikvatrootporni materijal, koji kao vatrootporne materijale sadrži suštinski od 5 do 50 tež. % forsterit, 5 do 30 tež.% ugljenični materijal, 0,5 do 10 tež.% silicijum – karbid i magnezijum-oksid.

Patentni dokument CN 101328070 A tretira jedan vatrostalni materijal sastavljen od forsterit-ugljenične materije i postupak za njegovu proizvodnju. Postupak obuhvata smešu od 25 do 40 tež.% magnezium–oksid čestica sa veličinom zrna od 3 do 1 mm, 20 do 35 tež.% magnezium–oksid čestica sa veličinom zrna od 1 do 0 mm, 5 do 40 tež.% forsteritugljeničnu smešu u vidu finog praha i 0 do 35 tež.% finog magnezijum-oksidnog praha. Dalje obuhvata postupak za dodavanje od 4 do 10 tež.% vezivnog sredstva, 10 do 30 minuta mešanje ili usitnjavanje smeše, sušenje nakon presovanja na određen oblik, sinterovanje u redukcionoj atmosferi sa temperaturom sinterovanja od 1450 do 1700<0>C i vremenom zagrevanja od 4 do 8 sati.

Patent CN 101607826 A se odnosi na vatrostalni materijal sastavljen od materije na bazi forsterita-ugljenika i na jedan postupak za njegovu proizvodnju. U skladu sa postupkom prah forsterit-minerala i industrijski prah ugljenične materije će se izmešati u molarnom odnosu 1 : (1 - 5), posle toga će se smeša dopuniti sa vezivnim sredsrtvom, 10 do 30 minuta će se smeša lagano mešati ili usitnjavati, presovati, oblikovati i nakon toga sušiti. Na kraju postupka će se smeša u argonskoj atmosferi (sa argonskim gasom) sinterovati pri temperaturi sinterovanja od 1530 do 1800<0>C u vremenskom trajanju zagrevanja od 2 do 8 sati.

Patent JP 495407 se odnosi na magnezijum-oksid-forsteritni vatrostalni proizvod namenjen za livarske posude, izrađen od forsterit materije, magnezijum-oksid klinkera (prepečena opeka), silicijum-karbida i vezivnog sredstva. Izrada počinje mešanjem od 10 do 50 tež.% forsterit materije, 30 do 70 tež.% magnezijum-oksid klinkera, 5 do 20 tež.% silicijumkarbida i organskog ili neorganskog vezivnog sredstva i na kraju postupka vrši se oblikovanje i sušenje sa ili bez toplotne obrade.

Zadatak pronalaska je, vatrostalna smeša za jedan proizvod otporan na vatru i izrada proizvoda otpornog na vatru, koji pri upotrebi u vatrostalnoj oblozi ima dobre osobine u pogledu odbijnja vlage pri rastapanju obojenih metala, naročito prema rastopu bakra, ima poboljšani penetracioni otpor prema fajalitičkoj zguri, ima bolju otpornost na sulfatno nagrizanje pri povišenoj temperturi i zagarantovano bolje karakteristike u odnosu na dosada upotrebljavani vatrostalni proizvod u ovom vatrostalnom sektoru.

Ovaj zadatak pronalaska se rešava pomoću vatrostalne smeše sa karakteristikama prema patentnom zahtevu 1, koja je izvedena sa preko 90 tež.% iz smeše suvih materija kao što je olivin-sirovina, magnezijum-oksid puder (MgO-puder) i silicijum-karbid puder (SiC-puder), suve visokodispergovane silicijumove kiseline i poznate uobičajene tečne vezivne materije za vatrostalne proizvode.

Dalje se može izraditi suva, u skladu sa pronalaskom smeša za vatrostalne proizvode, do 4 tež.% uobičajeno korišćeni antioksidanti i/ili druge uobičajeno korišćene dodatne materije za vatrostalne proizvode: do 2 tež.% dodatno sredstvo za izradu vatrostalnog proizvoda ali pri čemu količinski odnos osnovni sastavnih delova olivina, MgO, SiC i SiO2 treba da ostane nepromenjen.

Prirodno se događa, da se na tržištu nabavljena sirovinag olivina u skladu sa pronalaskom koristiti iz dotičnog okruženja kao takozvani krupnozrni granulat i u skladu sa pronalaskom od mogućeg 100 tež.%, treba da ima najmanje od 70 tež.% mineral forsterit. Ostatak može da bude mineral fajalit i/ili mogu da budu poznate primese kao što je sirovina enstatit i/ili monticelit i/ili mervinit. U okviru pronlaska se nalazi jedan, sintetički proizveden, čist forsterit materijal, koji se upotrebljava sam ili u kombinaciji sa prirodnom olivin sirovinom. Ukoliko je u skladu sa pronalaskom reč o narednoj olivin sirovini, tu se takođe radi o sintetičkoj forsterit- materiji.

Upotrebljavana veličina zrna granulata olivin sirovine leži u krupnozrnastom području na primer u području između 0,1 i 6 mm, naročito između 1 i 6 mm, pri čemu granulat na primer ima Gausovu raspodelu zrna.

Sirovina olivin se koristi u količini između 3 do 74 tež. %, naročito između 21 do 63,7 tež. % u smeši izvedenoj u skladu sa pronalaskom.

Magnezijum oksid (MgO) se upotrebljava visokodispergovana u obliku pudera odnosno u obliku praha sa veličinom zrna koja je za 100 tež.% ≤ 1 mm. Kao magnezijum-oksid će se koristiti na primer rastop magnezijum-oksida i/ili sinterovani magnezijum-oksid i/ili sintetički potpuno pečeni ili kaustični magnezijum-oksid. (termin "puder" i "prah" će se u okviru pronalaska podrazumevati kao isti termin sa istim značenjem i on je poznat u svom okruženju. Ovde se pod tim podrazumeva suva sadržina sastavljena od čvrstih čestica ≤ 1 mm).

MgO sadržaj treba da iznosi prvenstveno > 90 tež.%, naročito > 95 tež.%. Ostatak su uobičajne primese kao što je silikat i/ili gvožđe-oksid.

MgO-puder ima na primer isto tako Gausovu raspodelu zrna.

MgO-puder se u suvoj smeši smeše upotrebljava u količini od 25 do 49 tež.%, prvenstveno u količini između 30 do 43 tež.%.

Silicijum-karbid (SiC) se na tržištu može nabaviti kao sintetički proizvod sa visokim stepenom čistoće i u različitoj gradaciji zrna i sa različitim rasporedom zrna i upotrebljava se u skladu sa pronalaskom u obliku praha odnosno u obliku pudera i u skladu sa pronalaskom upotrebljava se sa veličinom zrna od 100 tež.% ≤ 1 mm. Raspodela veličine zrna odgovara prvenstveno Gausovoj raspodeli.

SiC-prah će se koristiti na primer kao visoko čisti od > 90 tež.%, naročito > 94 tež.% računato na ukupan SiC. Količina upotrebljena u suvoj smeši se kreće od 0,9 do 14 tež.%, prvenstveno od 5 do 14 tež.%.

Visokodispergovana, suva silicijumova kiselina je silicijumova kiselina koja reaguje sa MgO puderom u vodenoj sredini i izgrađuje neke faze magnezijumsilikat-hidrata i to, na primer, gradi magnezijumsilikat-hidrat gel i/ili magnezijumsilikat-hidrat kristalite i/ili magnezijumsilikat-hidrat kristale. Sadržaj SiO2 visokodispergovane suve silicijumove kiseline iznosi prvenstveno preko 90 tež.%, naročito preko 94 tež.%. Smeša izvedena prema pronalasku ne sadrži u smeši u skladu sa pronalaskom tečne sastojke silicijumove kiseline kao koloidnu suspenziju silicijum-dioksida, ili silicijum-dioksid gel ili vodeno staklo ili nešto slično. Ovde se na neočekivan način dobija, da se suva visokodispergovana silicijumova kiselina pri stupanju u kontakt sa vodom u smeši izvedenoj prema pronalasku sa MgO brzo gradi MSH-faze i vrlo brzo otvrdnjava i dobija visoku čvrstoću na pritisak u hladnom stanju. Zašto je to tako, nije još razjašnjeno.

Silicijumova kiselina je u pogledu dispergovanja tako izabrana, da je u sadržaju vode dodata određena masa smeše, pa pomoću dodatka vode od suve smeše i smeše dešava se reakcija između MgO čestice magnezijum-oksida i čestica silicijumove kiseline i grade se faze magnezijumsilikat-hidrata – sledeće gore pomenute faze MSH- na primer kao što je gel i/ili kristaliti i/ili kristali, koji se prema vrsti hidraulično povezuju dejstvujći pojačavajuće na mase sa sadržajem vode. Prvenstveno je smeša za to tako podešena, da se u vodenoj sredini, dakle posle dodatka vode u smešu, podešava pH-vrednost preko 7, naročito preko 10.

Shodno tome pogodni su za reakciju za stvaranje MSH – faze, na primer, kristali kvarcnog pudera koji imaju finoću (veličinu zrna) kvarcnog zrna ispod 500, naročito ispod 200 µm. Dalje su za pronalazak kao suva, visokodispergovana silicijumova kiselina naročito pogodni:

- Prah silicijum-dioksida

Prah silicijum-dioksida je fini, nekristalizovani amorfni SiO2 - prah, koji u električnim pećima nastaje kao sporedni produkt kod proizvodnje elementarnog silicijuma ili kod silicijumskih legura. On se, na primer, pod trgovačkim imenom prah silicijum-dioksida ili mikro silicijum-dioksid nudi na tržištu i ima preko 85 tež.% SiO2. Veličina zrna praha silicijum-dioksida – takođe i pomenuti dim silicijum-dioksida – je ispod 1mm. Engleska oznaka je „silica fume“.

- Pirogen silicijumove kiseline

Pirogen silicijumove kiseline je veoma čist amorfni SiO2 – prah sa SiO2 sadržajem na primer do 99 tež.% i sa veličinom čestica na primer između 5 i 50 nm i sa visokom specifičnom gornjom površinom, na primer, između 50 i 600 m<2>/g. Ova silicijumna kiselina će se proizvesti pomoću plamene hidrolize. Pirogen silicijumove kiseline se nudi na tržištu pod trgovačkim imenom „Aerosil“. Engleska oznaka je „fumed silica“.

- Precitipirana silicijumova kiselina

Pri proizvodnji precipitirane silicijumove kiseline sa mokrim postupkom počinje se sa rastvorom alkalsilikata, iz koga se pomoću dodatka kiseline stvara veoma čista amorfna silicijumova kiselina (86 – 88 tež.% SiO2 ; 10 - 12 tež.% voda). Veličina čestica se kreće između 1 i 200 µm i specifična gornja površina je između 10 i 500 m<2>/g. Precitipirana silicijumova kiselina se nalazi na tržištu pod trgovačkim imenom „Sipernat“ ili „Ultrasil“. Uprkos sadržaju vode u njoj, ova silicijumova kiselina nije tečna, već naprotiv suva i u obliku praha.

U okviru pronalaska, upotrebiće se najmanje jedna od gore navedenih silicijumovih kiselina. Na pogodan način će silicijumova kiselina u vezi sa njenim reakcionim svojstvima odabrati da reaguje sa MgO puderom i pobrinti se za to, da što je moguće potpunije reaguje sa MgO kod otvrdnjavanja.

Visokodispergovana suva silicijumova kiselina će se koristiti u smeši smeše od 0,1 do 10 tež.%, naročito 0,5 do 5 tež.%.

Ovim 100 tež.% gore navedenim suvim smešama izračunatim u skladu sa pronalaskom biće u skladu sa pogodnom realizacijom, koja nije varijanta u skladu sa pronalaskom, pridodata još samo voda za izradu prizvoda otpornog na vatru.

U skladu sa pronalaskom će se prema tome za smeše spojiti sledeće koponente u tež.%:

U skladu sa pronalaskom smeša ima pored toga, priloženo u tečnom obliku, vezivno sredstvo za vatrostalni proizvod iz grupe lignin-sulfonata, magnezijum-sulfata i etil-silikata i/ili makar vezivno sredstvo iz grupe smola i/ili katrana i sintetičkih smola.

Prvenstveno, silicijumova kiselina sadrži gore navedenu amorfnu silicijumovu kiselinu. Količine reakcionih partnera MgO i SiO2 u povoljnom slučaju je tako izabrana, što nije predviđeno u smeši izvedenoj u skladu pronalaskom, da se kod dodatka vode od 1 do 10 tež.%, naročito od 2,5 do 6 tež.%, svedeno na suvu supstancu smeše u vremenu između 6 i 120 sati, naročito između 8 i 12 sati na temperaturi od 50 do 200<0>C, naročito na temperaturi od 100 do 150<0>C, dobija garantovano u hladnom stanju čvrstoća na pritisak od 40 do 160 Mpa, naročito od 60 do 150 Mpa.

Povoljno je da se predvidi, da bi se ovo reakciono svojstvo MgO pudera u potpunosti iskoristilo mora merna količina pudera da bude pretežno odgovarajuća za reakcionu sposobnost visokodispergovane silicijumove kiseline. Iz toga treba da rezultira, da se posle dodatka vode iz MgO grade obilne faze MSH, koje pri dejstvu visoke temperature, na primer, do 1350<0>C mogu da izgrade forsterit (2MgO • SiO2), pri čemu fosterit kao sastavni deo povećava količinu olivin sirovine.

Povoljno je da odnos masa MgO prema SiO2 pretežno bude do 500, naročito povoljan odnos leži između 1,2 i 100, prvenstveno između 1,34 i 50, najpovoljnije između 1,34 i 35.

Iz suve smeše bez tečnog vezivnog sredstva povoljno je, ali nije u skladu sa pronalaskom vatrostalnog proizvoda, kada se samo posle dodatka vode izradi smeša, pri čemu količina vode u smeši, svedeno na masu suve supstance u smeši, iznosi 1 do 10 tež.%, prvenstveno 2,5 do 6 tež.%.

Takozvana sirova masa koja sadrži vodu sa sadržajem vode, na primer, između 1 i 5 tež.%, naročito između 1,5 i 3 tež.% sposobna je da se presuje uobičajenim postupkom za presovanje za formiranje kamenog polufabrikata (kameni ingot). Ovako formirana cigla se tretira u temperaturnom području između 15 i 200<0>C, prvenstveno između 50 i 200<0>C, naročito povoljno između 100 i 150<0>C da otvrdne i da se osuši, pri čemu će tokom tog procesa u njemu biti izgrađene faze MSH. Posle otvrdnjavanja cigla ima relativno veliku čvrstoću i ona je povoljna za rukovanje, tako da se od nje može zidanjem izgraditi vatrostalna obloga. Cigla ima prvenstveno u hladnom stanju čvrstoću na pritisak, na primer, između 40 i 100 Mpa, naročito između 60 i 80 MPa.

Formirana i pomoću izgrađenih MSH faza otvrdnuta odnosno ojačana i osušena ciglamože se peći keramički, tako da se iz MSH faza mogu izgraditi prvenstveno sinterovani produkti, koji nastaju, na primer, iz forsterita i sinterovani mostovi (veza među molekulima), koji se, takođe, grade na primer iz forsterita, a stvaraju se između zrna olivina odnosno čestica olivina i/ili između MgO-čestica pudera i/ili čestica SiO2. Keramičko pečenje se sprovodi prvensteno u temperaturnom području od 400 do 1400<0>C, naročito od 600 do 1400<0>C i sprovodi se u vremenskom trajanju od 1 do 24 sati, pri čemu je povoljno, da se pečenje obavlja u redukovanoj atmosferi.

Za presovanje cigli i izgradnju MSH-faza dovoljna je da se smeši doda od 1 do 5 tež.%, naročito od 1,5 do 3 tež.% vode. Ovde se može, takođe, dodati poznato sredstvo za poboljšanje svojstva tečljivosti kao vodeni sadržaj smeše, kako bi se povećala plastičnost smeše. Takvo sredstvo za poboljšanje tečljivosti već je poznato stručnjacima u tehnici. Ono se dodaje u količini od 0,01 do 2 tež.%, naročito od 0,1 do 1,5 tež.% .

Sa povećanjem sadržaja vode, na primer od 4 do 10 tež.%, naročito od 4 do 6 tež.%, može se proizvesti iz suve smeše plastična masa za livenje i masa za presovanje i mogu se iz toga pomoću oblikovanja proizvesti gotovi oblici vatrootpornih monolitnih polufabrikovanih komada. Ojačavanje pomoću izvedenih MHS-faza sledi pri tom, na primer, pri sobnoj temperaturi i postupak sušenja se izvodi na odgovarajuće povećanoj temperaturi. Razvijena čvrstoća formirane mase odgovara ovoj formiranoj i temperaturno temperiranoj cigli. Po pravilu čvrstoća postaje ipak nešto viša. Pod pojmom „temperiranje“ treba u okviru predloženog pronalaska podrazumevat temperaturnu obradu smeše sa sadržajem vode u navedenom temperaturnom području do zaključnog sušenja.

Korisno je da se proizvod proizvede po postupku, koji nije izveden u skladu sa pronalaskom, u kome se iz smeše sastavljene od minimalno suve materije koja sadrži olivin sirovinu, magnezijum-oksid, SiC i silicijumovu kiselinu i uz dodatak vode pri čemu se stvara pogodna smeše u pogledu homogenosti smeše i sa dodavanjem sredstava za plastičnost odnosno za poboljšanje elastičnosti ili svojstva tečljivosti, može da se proizvede dotični proizvod. Ove mase za plastičnost i tečljivost u smeši mogu da se upotrebe na mestu gde se izrađuje obloga konvertora za topljenje metala. Iz ove smeše – kako je to već opisano – može da se izgrade monolitno formirani gotovi komadi ili presovani komadi-opeke; na kraju mogu da se upotrebe ovi komadi nepečeni ili keramički pečeni za oblogu na primer konvertora za topljenje metala.

Pronalazak upotrebljava prema tome suvu smešu isključivo sastavljenu na primer od preko 90 tež.%, naročito 95 tež.% iz olivinil granulata, MgO pudera, SiC pudera i visokodispergovane, suve SiO2 komponente, naročito kao mikro silicijum-dioksida. Dotični ostatak može biti na primer najmanje jedna druga vatrostalna sirovina u obliku granulata kao što je magnezijum-oksid hromit, magneziumspinel, spinel, hrom-oksid, cirkonijum-oksid, silicijum-nitrid, cirkonijum i/ili najmanje vatrostalna dodatna materija kao što je magnezijahromit, magnezium-oksid spinel, spinel, hrom-oksid, cirkonijum-oksid, silicijum-nitrid, cirkonijum i/ili najmanje dodatno sredstvo kao što je sredstvo za poboljšanje tečljivostiviskoznosti i/ili regulator spajanja.

Na primer, veoma je povoljno, na način koji nije u skladu sa pronalaskom, kada se iz gore pomenute smeše koja sadrži vodu proizvedu pomoću prese presovani ili proizvedu ne presovani komadi oblikovanog tela i oblikovano telo osuši do ostatka vode koja iznosi između 0,1 i 2 tež.% ili se oblikovano telo posle dalje realizacije dodatno keramički peče u peći za keramiku na temperaturi između prvenstveno 400 i 1400<0>C, naročito između 600 i 1200<0>C u oksidnoj atmosferi, naročito u redukovanoj atmosferi u vremenu prvenstveno između 1 i 24 sati, naročito između 4 i 12 sati. Uslovi pečenja su pri tome u skladu sa pronalaskom tako izabrani, da sastavni delovi olivin sirovine i SiC tokom pečenja po mogućstvu ne dođu u međusobnu reakciju ili da samo neznatan deo komponenti reaguje jedna sa drugom, na taj način se ovim sastavnim delovima na licu mesta u konvertoru za topljenje metala kod dejstva rastopa i/ili zgure u skladu sa pronalaskom garantovano obezbeđuje svojstvo otpornosti na vatru, naročito svojstvo za odbijanje vlage na visokim temperaturama i hemijsku otpornosti na dejstvo zgure i sastavnih delova zgure.

Sa ovim nepečenim ili pečenim oblikovanim telom može se graditi obloga konvertora za topljenje obojenih metala, koja po svojim osobinama znatno prevazilazi ovu dosada postavljanu odnosno korišćenu oblogu, a to se pre svega odnosi na otpornost na infiltraciju i otpornost na koroziju protiv rastopa obojenih metala i, takođe, osigurava obojene metale od nemetalnog rastopa (tečne zgure). Naročito se pokazalo da ovaj vatrostalni proizvog izveden u skladu sa pronalaskom ima veliku prednost kod konvertora za topljenje bakra, na primer u Pierce-Smith konverteru (PS-konverter).

Nepečeno presovano potpuno osušeno oblikovano telo ima na primer sledeće karakteristike:

Pečeno oblikovano telo ima sledeće karakteristike:

Gotov deo ima na primer sledeće karakteristike:

Proizvod izveden u skladu sa pronalaskom je pogodan specijalno za primenu u PS-konvertorima za prizvodnju bakra, ali se takođe zbog svojih prednosti u odnosu na uobičajene vatrostalne proizvode koristi i na drugim mestima, na kojima se pojavljuje fajalitička zgura i rastop obojenih metala u obliku retke tečnosti, što je to praktično slučaj u svim industijama obojenih metala, pa se on u toj oblasti može upotrebiti sa opisanim prednostima.

Koncept izveden u skladu sa pronalaskom utemeljen je na tome, da je baziran na krupnim -grubim zrnima olivina kao i na finim zrnima SiC i MgO pri čemu je podešena ravnoteža u cigli između reakcionih materija iz cigle i zgure stvorene baš pri temperaturi procesa topljenja koja se kreće preko 1000<0>C, na primer između 1200 i 1350<0>C. Kod ove temperature SiC uprkos uslovljenom oksidacionom procesu još je potpuno delotvoran na svojstvo odbijanja vlage. MgO reaguje sa nastalim oksidacionim komponentama SiC, naime sa SiO2, i dalje sa forsteritom. MgO će se u skladu sa pronalaskom stehiometrijski povećati za izabranu reakciju raspoloživog SiO2, kako bi se izbeglo formiranje enstatita, koji nije

1

vatrootporan. Ova reakcija će u toku procesa topljenja u samom uređaju zapečatiti ciglu neposredno na strani sa koje je vatra i sprečiti penetraciju retke tečnosti rastopljenog metala, na primer, rastopa bakra. SiC deluje pri tome kao kočnica za zguru. U kontaktu sa sveprisutnom fajalitičkom zgurom reaguje na taj način što povećava MgO zajedno sa forsteritom za smešu olivin-kristala. Tekuća temperatura se povećava zahvaljujući tome, to znači da produkt reakcije zgura-cigla vodi rashlađenju odnosno ukrućenju zgure i na taj način bivaju stopirane sve korozione reakcije ili se u najmanju ruku jako redukuju.

Prema jednoj realizaciji ostvaruje se povoljnost, koju donosi varijanta koja nije izvedena prema pronalasku, u kojoj je predviđeno da se sa smešom izrade presovana oblikovana tela, koja, na primer, imaju sadržaj vode između 1 i 5, naročito između 1,5 i 3, koja u tim uslovima otvrdnjavaju, pri čemu se izgrađuju faze MHS, koje deluju na otvrdnjavanje. Vreme otvrdnjavanja je različito i zavisi od temperature. Dopušta se otvrdnjavanje oblikovanog tela prema svrsi i nameni od 6 do 12 sati, naročito 24 do 96 sati i sušenje u pogodnom agregatu za sušenje radi otstranjivanja ostataka vode u temperaturnom području između 50 i 200<0>C, naročito 100 i 150<0>C do ostatka vlage između 0,1 i 4,5 tež.%, naročito između 0,1 i 2,5 tež.%. Pri tome se postiže čvrstoća na pritisak u hladnom stanju između 40 i 100 Mpa, naročito između 60 i 80 Mpa.

Povoljnost se ogleda u proizvodnosti ne samo pri presovanju već i u oblikovanju putem livenja i u datom slučaju pomoću vibriranja sirove mase za izradu monolitnih delova, koja sadrži vodu između 4 i 10 tež.%, naročito između 4 i 6 tež.%. Ovi monolitni delovi će se izvesti u određeni oblik i u datom slučaju prema potrebi vibrirati. Dopušteno je, na primer, da prizvodi otvrdnjavaju na vazduhu pri temperaturi između 15 do 35<0>C i da se suše u temperaturnom području koje je gore navedeno i koje važi za presovana oblikovana tela do ostatka vlage kao što je to gore navedeno za presovana oblikovana tela. Pri tome postignuta je čvrstoća na pritisak u hladnom stanju između 40 i 180 MPa, naročito između 50 i 150 MPa.

Prema prvoj realizaciji pronalaska koristiće se umesto vode ili u kombinaciji sa njom poznato vezivno sredstvo za vatrostalne proizvode koje se sastoji od sledećih hemijskih grupa lignin-sulfonata, magnezijum-sulfata i etil-silikata, koji se upotrebljavaju u količini sračunatoj u odnosu na suvu supstancu u smeši od na primer 2 do 5 tež.% za proizvode dobijene presovanjem i na primer od 4 do 10 tež.% za gotove ugrađene delove i za masu za livenje. Sadržaj vode ovog vezivnog sredstva doprinosi stvaranju gore opisanih MSH-faza. Dalje se može u okviru dalje izvedene forme pronalaska umesto vode upotrebiti poznato vezivno sredstvo za vatrostalne proizvode koje se sastoji od sledećih grupa smola i/ili katrana i poznatih sintetičkih smola kao što je fenol-formaldehid smola u količini od na primer 2 do 10 tež.% računato kao što je gore navedeno u odnosu na suvu supstancu u smeši. Pomoću prisutnosti MgO i SiO2 u smeši izgrađuje se dodatno forsterit najpre zahvaljujući visokoj temperaturi.

Pronalazak donosi sledstveno tome sledeće nove vatrostalne smeše i njihovu upotrebu.

Pronalazak se odnosi uopšteno na smešu iz mineralnog, vatrostalnog materijala za oblogu agregata za topljenje obojenih metala, prvenstveno za oblogu konvertora za topljenje bakra, u kojoj se sadrži preko 90 tež.%, naročito preko 95 tež.% smeša od sledećih sastavnih delova ili je sva sastavljena prvenstveno od sledećih sastavnih delova:

- 3 do 74 tež.% najmanje krupnozrne sirovine olivina, koji sadrži u sebi forsterit od na primer najmanje 70 tež.%, naročito od najmanje 90 tež.%, prvenstveno od najmanje 100 tež.% i ima veličinu zrna 100 tež.% preko 0,1 mm

- 25 do 49 tež.%, najmanje magnezijum oksida (MgO) u obliku pudera sa veličinom zrna od 100 tež.% ≤ 1 mm

- 0,9 do 14 najmanje jedan silicijum-karbida (SiC) u obliku pudera sa veličinom zrna od 100 tež.% ≤ 1 mm

- 0,1 do 10 tež.%, najmanje jedne suve visokodispergovane silicijumove kiseline (SiO2), prvenstveno u obliku praha, prvenstveno sa veličinom čestica ≤ 500 µm

- 0 do 4 tež.% najmanje jedan već poznati antioksidant za vatrostalni proizvod

- 0 do 4 tež.% najmanje jedna već poznata dopunska vatrostalna sirovina u vidu granulata, prvenstveno sa veličinom zrna od 50 tež.%, naročito od 80 tež.%, prvenstveno od 100 tež.% preko 0,1 mm

- 0 do 2 tež.% najmanje jedno već poznato dodatno sredstvo za proizvodnju vatrostalnog proizvoda od smeše

- 0 do 4 tež.% najmanje jedne već poznate dodatne materije od vatrostalnog materijala, naročito u obliku pudera, prvenstveno takođe u obliku takozvanog srednjeg zrna i/ili u obliku takozvanog krupog zrna

- do 10 tež.% računato u odnosu na suvu supstancu smeše, najmanje jedno već poznato vezivno sredstvo za vatrostalni proizvod u suvom obliku ili priloženo u tečnom obliku pri čemu smeša ima najmanje jedno vezivno sredstvo sa sadržajem vode za vatrostalni proizvod iz grupe lignin-sulfonata, magnezijum-sulfata i etil-silikata i/ili poznato vezivno sredstvo iz grupe smola i/ili katrana i poznatih sintetičkih smola.

U okviru pronalaska se nalazi, ova smeša izvedena u skladu sa pronalaskom za kombinovanjem sa najmanje jednom karakteristikom od sledećih karakteristika:

- Smeša sadrži preko 90 tež.%, naročito preko 95 tež.% jednu od sledećih kombinacija, prvenstveno se sastoji iz sledeće smeše:

21 do 63,7 tež.% najmanje jedna olivin sirovina

30 do 43 tež.% najmanje jedna magnezijum-oksid

5 do 15 tež.% najmanje jedan silicijum-karbid

0,5 do 5 tež.% najmanje jedna silicijumova kiselina

0,5 do 2,5 tež.% najmanje jedan antioksidant

0,1 do 3,5 tež.% najmanje dodatna vatrostalna sirovina u vidu granulata

0,1 do 1,5 tež.% najmanje jedno dodatno sredstvo

0,1 do 3,5 tež.% najmanje jedna dodatna materija

do 5 tež.% računata na suvu supstancu smeše, jedno gore navedeno vezivno sredstvo - Olivin sirovina je prirodna sirovina olivina i/ili sintetički proizvedena materija forsterit sa trakastim zrnima olivin sirovine u takozvanoj krupnozrnastoj oblasti, na primer, između 0,1 i 6 mm, naročito između 1 i 6 mm i prvenstveno ima Gausovu raspodelu zrna.

- MgO sadržaj magnezijum-oksid pudera leži preko 90 tež.%, naročito preko 95 tež.% i raspodela zrna magnezijum-oksid pudera odgovara, na primer, Gausovoj raspodeli zrna. - Silicijum-karbid puder ima čistoću od preko 90 tež.%, naročito preko 94 tež.% i ima prvenstveno Gausovu raspodelu zrna.

- Silicijumova kiselina je najmanje jedno kvarcno puder sa veličinom zrna ispod 500 µm i/ili najmanje jedan pirogen silicijumove kiseline i/ili najmanje precipitirana silicijumova kiselinu i/ili najmanje silicijum-dioksid dim.

- Smeša ima najmanje jedno dodatno sredstvo iz sledeće grupe: sredstvo za povećanje tečljivosti, na primer, Castament (FS20), proizvođač BASF ili Dolapix (FF44), proizvođač Zschimmer und Schwarz.

- Smeša ima najmanje dodatnu materiju u vidu granulata i/ili dodatnu materiju iz sledeće grupe: magnezijum-oksid hromit, magnezijum-oksid spinel, spinel, hrom-oksid, cirkonijum-oksid, silicijum-nitrid, cirkonijum.

- Pokazao se, takođe, povoljan postupak, koji nije u skladu sa pronalaskom, za proizvodnju vatrostalnog proizvoda pri korišćenju jedne od gore navedenih smeša bez vezivnog sredstva, pri čemu je smeša izmešana sa vodom do određene vodene mase, masa je postavljena u jedan kalup i obrađena u oblikovano telo i na kraju je ostavljeno da masa oblikovanog tela otvrdne i da se oblikovano telo osuši, naročito do maksimalnog zaostataka vlage između 0,1 i 4,5 tež.%.

1

- Za presovanje proizvoda sledi otvrdnjavljanje i sušenje na temperaturi između 50 i 200<0>C, naročito između 100 i 150<0>C.

- Za monolitne gotove izgrađene delove i za mase za livenje sledi otvrdnjavanje između 15 i 35<0>C i sušenje na temperaturi između 50 i 200<0>C, naročito na temperaturi između 100 i 150<0>C.

- Kod jedne povoljne realizacije, koja nije u skladu sa pronalaskom, presuje se vodena masa za oblikovanu ciglu (opeku) i oblikovana cigla se ostavlja da otvrdne i osuši, pri čemu će se prvenstveno oblikovana cigla keramički peći u keramičkoj peći, naročito na temperaturi između 1000 i 1300<0>C, prvenstveno između 1150 i 1250<0>C u oksidnoj atmosferi, naročito u redukovanoj atmosferi, na primer u vremenskom trajanju između 4 i 8 sati, naročito između 5 i 8 sati.

- Kod postupka izvedenog u skladu sa pronalaskom, u kombinaciji sa vodom ili umesto vode sa najmanje jednim vezivnim sredstvom koje sadrži vodu, izmeša se smeša za vatrostalni proizvod, na primer, sa količinom od 1 do 10 tež.% za izradu mase za oblikovanje.

- Kod postupka izvedenog u skladu sa pronalaskom smeša se umesto sa vodom izmeša sa najmanje jednim vezivnim sredstvom iz grupe smola i/ili katrana ili sintetičke smole na primer sa količinom od 2 do 5 tež.% za masu za oblikovanje.

- Pronalazak se odnosi takođe i na oblikovanu ciglu, izrađenu prema postupku izvedenom u skladu sa pronalaskom, koji ima gustinu sirovine između 2,65 i 2,80 kg/m<3>i čvrstoću na pritisak između 25 i 50 MPa, naročito između 35 i 45 MPa.

Claims

Patentni zahtevi

1. Smeša mineralnih, vatrostalnih materijala za oblogu agregata za topljenje obojenih metala, prvenstveno za oblogu konvertora za topljenje bakra, koja sadrži preko 90 tež.%, naročito preko 95 tež.% kombinaciju sledećih sastojaka ili je sastavljena prvenstveno od sledećih sastojaka:

- 3 do 74 tež.% najmanje jedne krupnozrne sirovine olivina, koja sadrži u sebi forsterit od na primer najmanje 70 tež.%, naročito od najmanje 90 tež.%, prvenstveno od najmanje 100 tež.% i ima veličinu zrna preko 0,1 mm

- 25 do 49 tež.% najmanje jednog magnezijum-oksida u obliku pudera sa veličinom zrna ≤ 1 mm

- 0,9 do 14 tež.% najmanje jednog silicijum-karbida (SiC) u obliku pudera sa veličinom zrna ≤ 1 mm

- 0,1 do 10 tež.% najmanje jedne suve visokodispergovane silicijumove kiseline u obliku praha, prvenstveno sa veličinom čestica ≤ 500 µm

- 0 do 4 tež.% najmanje jednog već poznatog antioksidanta za vatrostalni proizvod - 0 do 4 tež.% najmanje jedne dopunske vatrostalne sirovine u vidu granulata koja ima veličinu zrna preko 0,1 mm

- 0 do 2 tež.% najmanje jednog dodatnog sredstva za proizvodnju vatrostalnog proizvoda od smeše

- 0 do 4 tež.% najmanje jedne dodatne materije od vatrostalnog materijala u obliku pudera

- do 10 tež.% računato u odnosu na suvu supstancu smeše, najmanje jednog vezivnog sredstva za vatrostalni proizvod u suvom obliku ili priloženo u tečnom obliku naznačena time, što smeša ima najmanje jedno vezivno sredstvo sa sadržajem vode za vatrostalni proizvod iz grupe lignin-sulfonata, magnezijum-sulfata i etil-silikata i/ili jedno vezivno sredstvo iz grupe smola i/ili katrana i sintetičkih smola.

2. Smeša prema zahtevu 1, koja sadrži preko 90 tež.%, naročito preko 95 tež.% jedne od sledećih kombinacija, prvenstveno se sastoji od sledeće kombinacije:

- 21 do 63,7 tež.% najmanje jedne gore pomenute olivin sirovine

- 30 do 43 tež.% najmanje jednog magnezijum oksida

- 5 do 14 tež.% najmanje jednog silicijum-karbida

- 0,5 do 5 tež.% najmanje jedne silicijumove kiseline

- 0,5 do 2,5 tež.% najmanje jednog antioksidanta

- 0,1 do 3,5 tež.% najmanje jedne dodatne vatrostalne sirovine u vidu granulata - 0,1 do 1,5 tež.% najmanje jednog dodatnog sredstva

- 0,1 do 3,5 tež.% najmanje jedne dodatne materije

- do 5 tež.% računato na suvu supstancu smeše, najmanje jednog vezivnog sredstva.

3. Smeša prema zahtevu 1 ili 2, naznačena time, što smeša ima vezivno sredstvo koje sadrži vodu u količini 1 do 10 tež.% računato u odnosu na suvu supstancu smeše.

4. Smeša prema jednom ili više predhodnih zahteva, naznačena time, što smeša ima vezivno sredstvo iz grupe smola i/ili katrana i sintetičkih smola u količini od 2 do 5 tež.% računato u odnosu na suvu supstancu smeše.

5. Smeša prema jednom ili više predhodnih zahteva, naznačena time, što je olivin sirovina jedna prirodna olivin sirovina i/ili je jedna sintetički proizvedena forsterit materija sa veličinom zrna olivin sirovine u krupnozrnastom području između 0,1 i 6 mm, naročito između 1 i 6 mm i prvenstveno ima Gausovu raspodelu zrna.

6. Smeša prema jednom ili više predhodnih zahteva, naznačena time, što MgO-sadržaj pudera je preko 90 tež.%, naročito preko 95 tež.% i raspodela zrna pudera magnezijumoksida odgovara Gausovoj raspodeli.

7. Smeša prema jednom ili više predhodnih zahteva, naznačena time, što puder silicijumkarbida ima čistoću od preko 90 tež.%, naročito preko 94 tež.% i prvenstveno ima Gausovu raspodelu zrna.

8. Smeša prema jednom ili više predhodnih zahteva, naznačena time, što je silicijum dioksid najmanje kvarcno puder sa veličinom zrna ispod 500 µm i/ili najmanje jedan pirogen silicijumove kiseline i/ili najmanje precipitirana silicijumova kiselina i/ili najmanje silicijum-dioksid dim.

9. Smeša prema jednom ili više predhodnih zahteva, naznačena time, što smeša kao dodatno sredstvo sadrži sredstvo-kondenzator za tečljivost.

1

10. Smeša prema jednom ili više predhodnih zahteva, naznačena time, što je najmanje jedan dodatni punilac u vidu granulata i/ili je dodatno sredstvo izabrano iz sledeće grupe: magnezijum-oksid hromit, magnezijum-oksid spinel, spinel, hrom-oksid, cirkonijumoksid, silicijum-nitrid, cirkonijum

11. Postupak za izradu vatrostalnog proizvoda pri korišćenju smeše prema jednom ili više predhodnih zahteva, naznačen time, što se smeša meša sa vezivnim sredstvom za stvaranje plastične mase, masa se unosi u kalup i formira se u oblikovano telo i na kraju se masa oblikovanog tela ostavlja da otvrdne i oblikovano telo se suši, naročito do maksimalnog ostataka vlage između 0,1 i 4,5 tež.%.

12. Postupak prema zahtevu 11, naznačen time, što za presovani proizvod sledi otvrdnjavanje i sušenje na temperaturi između 50 i 200<0>C, naročito između 100 i 150<0>C.

13. Postupak prema zahtevu 11, naznačen time, što za gotove izgrađene delove i za masu za livenje sledi otvrdnjavanje na temperaturi između 15 i 35<0>C i sušenje na temperaturi između 50 i 200<0>C, naročito između 100 i 150<0>C.

14. Postupak prema zahtevu 11, naznačen time, što se plastična masa presuje za oblikovanu ciglu i oblikovana ciglase ostavlja da otvrdne i osuši, pri čemu će se prvenstveno oblikovana cigla keramički peći u keramičkoj peći, naročito na temperaturi između 1000 i 1300<0>C, prvenstveno između 1150 i 1250<0>C u oksidnoj atmosferi, naročito u redukovanoj atmosferi, na primer u vremenskom trajanju između 4 i 8 sati, naročito između 5 i 8 sati.

15. Postupak prema jednom ili više predhodnih zahteva 11 do 14, naznačen time, što se smeša izmeša sa količinom od 1 do 10 tež.% računato na suvu supstancu smeše, sa vezivnim sredstvom koje sadrži vodu za izradu plastične mase.

16. Postupak prema jednom ili više predhodnih zahteva 11 do 14, naznačen time, što se smeša u kombinaciji sa vodom izmeša sa najmanje jednim vezivnim sredstvom koje sadrži vodu, na primer sa količinom od 1 do 10 tež.% svedeno na suvu supstancu smeše, za stvaranje plastične mase.

1

17. Postupak prema jednom ili više predhodnih zahteva 11 do 14, naznačen time, što se smeša izmeša sa količinom od 2 do 5 tež.% računato na suvu supstancu smeše, sa vezivnim sredstvom iz grupe smola i/ili katrana i sintetičkih smola za izradu plastične mase.

18. Oblikovana cigla izrađena prema zahtevu 14, pri čemu nepečena oblikovana cigla ima gustinu sirovine između 2,65 i 2, 80 kg/m<3>i čvrstoću na pritisak u hladnom stanju između 40 i 100 Mpa, naročito između 60 i 80 Mpa.

19. Oblikovana cigla izrađena prema zahtevu 14, pri čemu pečena oblikovana cigla ima gustinu sirovine između 2,55 i 2,75 kg/m<3>i čvrstoću na pritisak u hladnom stanju između 30 i 80 Mpa, naročito između 40 i 70 Mpa.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5

1