Технология получения вяжущего из α-оксида алюминия и корундовых безусадочных огнеупоров на его основе

Период реализации проекта: 01.2022 – 12.2026
Исполнитель: ИХТТМ СО РАН, НГУ
Руководитель проекта: к.х.н. Коротаева Зоя Алексеевна

Плановый результат

Результатом проекта будет:

  1. Два вида модифицированного вяжущего на основе α-оксида алюминия.
  2. Технология получения огнеупоров (стойки, кирпичи) и технология получения технической керамики (так называемой, оснастки – капсюли, лодочки, тигли). Возможно получение других видов продукции по требованию Заказчика.

Новый способ получения вяжущего материала включает обработку исходного сырья (оксида алюминия) до получения необходимого качества, обработку качественного α-оксида алюминия (необходимого дисперсного состава) в мельнице (активаторе) с водорастворимыми солями циркония или алюминия и получение порошкового вяжущего; с использованием разработанного вяжущего – формование огнеупорных изделий требуемого ассортимента для работы при температуре 1600-1750оС в воздушной или восстановительной среде. Линейная усадка изделий – менее 3%. Прочность готовых изделий – не менее 70 МПа, количество циклов – по требованию стандартов на соответствующую продукцию.
Применение разработанного вяжущего позволяет отказаться от временных связок, полученное вяжущее обладает свойствами и временного, и высокотемпературного вяжущего, термообработка протекает без фазовых переходов и временных разупрочнений, срок службы изделий увеличивается.

Текущий результат
  • Проведено исследование алюмооксидного сырья для получения, вяжущего;
  • С использованием механохимических методик получено два вида вяжущих материалов;
  • Проведена оценка качества исходного сырья и полученного вяжущего на основании различных методов исследования и свойств полученных лабораторных образцов огнеупоров;
  • Проведена наработка лабораторных образцов вяжущего материала;
  • Получены лабораторные образцы огнеупоров для испытаний;
  • Получен состав для изготовления тиглей, в которых можно плавить медь, алюминий и их сплавы, изготовлены лабораторные образцы;
  • Получен состав, который будет использоваться в качестве низкотемпературного и высокотемпературного вяжущего для изготовления охранных тиглей;
  • Разработана методика изготовления тиглей для синтеза композитов на основе алюминиевых и медных сплавов;
  • С использованием связки с добавкой оксихлорида циркония и корунда в качестве наполнителя были получены безусадочные охранные тигли для синтеза композитов на основе алюминиевых и медных сплавов с внутренним объемом 141-145 см3.
Потенциальные потребители и перспективы коммерциализации результатов проекта

Предприятия, выпускающие различные виды технической керамики — Часто сформованную керамическую продукцию помещают в сыпучий материал (так называемую, «засыпку»), для этого используют различные емкости (оснастку). Таким образом, в печи продукция проходит весь цикл вместе с оснасткой, поэтому к оснастке предъявляют необходимые требования. Повышение срока службы оснастки (количества циклов прохождения в печи) реализуется при выполнении проекта.

Предприятия, выпускающие различные виды огнеупоров — Безусадочные огнеупоры различной плотности и геометрической формы используются в проточных водородных печах (в основном, это импортная продукция).
Безусадочные огнеупорные стойки и плиты используются при монтаже так называемой этажерки, которую формируют для обжига изделий в горне (газовой печи).
Вяжущее можно использовать не только для готовых изделий продукции, но и для огнеупорных бетонов.
Вяжущее можно использовать для получения продукции из вторичного алюмосодержащего сырья (огнеупорного боя).

В России огнеупоры, которые используются в проточных печах в качестве футеровки различной плотности, как правило, импортные.
Оснастка (техническая керамика) российского производства обычно не выдерживает сроков службы (заявленных рабочих циклов).
Кроме огнеупоров и технической керамики вяжущие материалы могут представлять самостоятельный новый коммерческий продукт.

Перечень и описание научно-технологических задач, решаемых в ходе выполнения проекта
  1. Разработка способа получения модифицированного вяжущего на основе α-оксида алюминия
  2. Разработка составов и режимов получения безусадочных огнеупоров и технической керамики с использованием разработанных вяжущих
  3. Отработка оптимальных составов и режимов получения вяжущих, огнеупоров и технической керамики.
  4. Исследование возможности получения огнеупоров из вторичного сырья