Способ ремонта футеровки тепловых агрегатов жаростойким бетоном
Владельцы патента RU 2265780:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СамГАСУ) (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно изготовлению жаростойких бетонов, и может быть использовано для ремонта футеровок тепловых агрегатов. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной прочности жаростойких бетонов, упрощение технологического процесса и снижение стоимости ремонта футеровки. В способе ремонта футеровки тепловых агрегатов жаростойким бетоном, включающем подготовку поверхности футеровки с последующим нанесением специальной смеси перед нанесением мелкозернистой жаростойкой бетонной смеси, поверхность футеровки обрабатывают 50-70% раствором ортофосфорной кислоты или кислых фосфатов, затем наносят мелкозернистую жаростойкую бетонную смесь, после затвердевания которой полученный слой пропитывают 50-70% раствором ортофосфорной кислоты или кислых фосфатов с последующей термообработкой при первом пуске и выводе на режим теплового агрегата. 1 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно изготовлению жаростойких бетонов, и может быть использовано для ремонта футеровок тепловых агрегатов.
Известен способ ремонта футеровки нанесением на горячую поверхность огнеупора термитной массы из порошка кремния, марганцевого концентрата, железорудного концентрата и шамота, в которую предварительно вводят хлорид натрия и воду до вязкопластичного состояния /Пат. РФ №2187484, МПК7 С 04 В 35/65. Способ горячего ремонта футеровки коксовых печей и термитная масса для горячего ремонта Гамма-2 КС / М.П.Уткин, А.В.Тивин, Ю.В.Белов - №2001106535/03; Заявлено 14.03.2001; Опубл. 20.08.2002/ [1].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относят - сложность и дороговизну ремонта из-за необходимости его применения только при горячем состоянии тепловых агрегатов.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ пропитки бетона полимерами с целью улучшения физико-механических свойств бетонных изделий, таких как прочность, истираемость, морозостойкость, водонепроницаемость. Для этого готовые бетонные или железобетонные изделия подвергают специальной обработке, которая включает сушку изделий, вакуумирование, пропитку специальным составом и полимеризацию / Технология бетона / Ю.М.Баженов. - Москва: АСВ, 2002. - 500 с./ [2], принят за прототип. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится:
1) сложность технологического процесса;
2) зависимость окончательного свойства материала от свойств обрабатываемого бетона.
Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных свойств получаемого покрытия, упрощение технологического процесса и снижение стоимости ремонта футеровки.
Технический результат достигается тем, что в известном способе ремонта футеровки тепловых агрегатов жаростойким бетоном, включающем подготовку поверхности футеровки с последующим нанесением специального состава, особенность заключается в том, что перед нанесением последней поверхность футеровки обрабатывают 50-70% раствором ортофосфорной кислоты или кислых фосфатов, затем наносят мелкозернистую жаростойкую бетонную смесь, после затвердевания которой полученный слой пропитывают 50-70% раствором ортофосфорной кислоты или кислых фосфатов с последующей термообработкой при первом пуске и выводе на режим теплового агрегата.
При сушке и термообработке происходит взаимодействие фосфатных растворов с составляющими оксидами и минералами затвердевшего жаростойкого бетона с образованием стабильных тугоплавких фосфатов металлов. В основе научного подхода к применению жидких фосфатов при ремонте футеровок лежит их химическая активность к взаимодействию со многими неорганическими соединениями (оксиды, силикаты, алюминаты и т.д.). Фосфаты по условию образования представляют собой неорганические полимеры. Основным структурным элементом фосфатов служит группа РО4 3-, которая на поверхности имеет один атом кислорода, соединенный двойной связью с центральным атомом фосфора. Такое строение придает поверхности жаростойких бетонов на фосфатной связке несмачиваемость различными расплавами. Поэтому ортофосфорную кислоту и связки на ее основе предпочтительно применять в качестве раствора для образования прослойки между старой кирпичной и новой бетонными футеровками.
Пример:
Из предлагаемых составов мелкозернистых плотных шамотных бетонов были приготовлены опытные образцы на двух типах вяжущих: I серия - на портландцементе для ремонта футеровки подготовительного барабана вращающейся керамзитообжигательной печи; II серия - на жидком стекле для ремонта футеровки обжигового барабана печи. Составы и эксплуатационные характеристики разработанных бетонов для ремонта футеровок приведены в таблице. Следует отметить, что легкий жаростойкий бетон на портландцементе эксплуатируется при максимальных температурах 700-800°С, а тяжелый бетон на жидком стекле при температурах 800-1200°С, а по заявляемому способу температуру эксплуатации защитного покрытия можно довести до 1700°С.
| Физико-термические характеристики жаростойких бетонов | |||||
| № п/п | Составы бетонов, кг/м3 | Средняя плотность, кг/м3 в сухом состоянии | Предел прочности при сжатии, МПа | ||
| После обжига при рабочей температуре | После пропитки Н3РО4 и обжига | ||||
| I | Портландцемент, | 1220 | |||
| ПЦ-400-Д-20 | -150 | 5,65 | 9,1 | ||
| Керамзитовая пыль, | (лаб. печь) | (лаб. печь) | |||
| фр. 0,14-1,25 | -150 | 5,5 | 8,8 | ||
| Шамотный щебень, | (пром. печь) | (пром. печь) | |||
| фр. 5-10 | -150 | ||||
| Вода | -250 | ||||
| II | Отработанный алюмохромистый | 2060 | 26,5 | 42,6 | |
| катализатор, ИМ-2201 | -300 | ||||
| Глиноземистый цемент | -100 | ||||
| Шамотный щебень, | |||||
| фр. 5-10 | -650 | ||||
| Шамотный песок, | |||||
| фр. 0,14-5 | -750 | ||||
| Жидкое стекло, | |||||
| (плотн. 1,36 г/см3) | -350 |
Поверхностная пропитка жаростойких бетонов ортофосфорной кислотой позволила повысить их эксплуатационную прочность в 1,6 раза. Кроме того, предлагаемый способ по сравнению с прототипом имеет и другие преимущества:
- заявляемый способ позволяет ремонтировать футеровки при нормальной температуре, что делает его наиболее эффективным и безопасным с точки зрения технологии производства;
- может быть использовано для ремонта футеровок тепловых агрегатов в условиях температур до 1700°С;
- применяемые сырьевые материалы в ремонтных массах являются недефицитными и многие взяты из промышленных отходов, поэтому предлагаемый способ является недорогим среди известных способов;
- данный способ является универсальным, так как позволяет производить ремонт футеровок как из штучных огнеупоров, так и из монолитного бетона и бетонных элементов.
Источники информации
1. Пат. РФ №2187484, МПК7 С 04 В 35/65. Способ горячего ремонта футеровки коксовых печей и термитная масса для горячего ремонта Гамма-2 КС / М.П.Уткин, А.В.Тивин, Ю.В.Белов - №2001106535/03; Заявлено 14.03.2001; Опубл. 20.08.2002.
2. Технология бетона / Ю.М.Баженов. - Москва.: АСВ, 2002. - 500 с.
Способ ремонта футеровки тепловых агрегатов жаростойким бетоном, включающий подготовку поверхности футеровки с последующим нанесением специальной смеси, отличающийся тем, что перед нанесением мелкозернистой жаростойкой бетонной смеси поверхность футеровки обрабатывают 50-70%-ным раствором ортофосфорной кислоты или кислых фосфатов, затем наносят мелкозернистую жаростойкую бетонную смесь, после затвердевания которой полученный слой пропитывают 50-70%-ным раствором ортофосфорной кислоты или кислых фосфатов с последующей термообработкой при первом пуске и выводе на режим теплового агрегата.
