Жаростойкая кладочная смесь
Владельцы патента RU 2388714:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" (RU)
Изобретение относится к составу смеси для приготовления кладочного раствора, в частности жаростойкого, предназначенного для скрепления элементов кладки тепловых, печных агрегатов с температурой эксплуатации до 1100°С. Технический результат - повышение прочности после обжига и увеличение огнеупорности. Жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, дополнительно содержит силикат-глыбу, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, воду и дигидрофосфат натрия, указанные твердые компоненты подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: силикат-глыба 1,5-2,0, гранулированный доменный шлак 38,0-42,0, кембрийская глина 22,7-26,0, стеклобой 1,7-1,9, череп 1,8-2,0, гранитные отсевы 4,8-5,0, доломит 4,9-5,1, дигидрофосфат натрия 0,08-1,0, вода - остальное. 3 табл.
Настоящее изобретение относится к составу смеси для приготовления кладочного раствора, в частности жаростойкого, предназначенного для скрепления элементов кладки тепловых, печных агрегатов с температурой эксплуатации до 1100°С.
Известна сырьевая смесь для выполнения кладки металлургических агрегатов (RU №2051881, C04B 35/66, 1996.01.10), которая включает лом высокоглиноземистой футеровки 60-70 мас.%, огнеупорную глину 15-18 мас.%, триполифосфат натрия 0,5-1,0 мас.%, вода - остальное.
Недостатками такой сырьевой смеси являются большие сроки твердения при нормальных условиях и низкая прочность после обжига.
Известна также смесь для приготовления кладочного раствора (RU №2148052, C04B 38/10, C04B 28/02; 2000.04.27) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 20-35 |
| Гипсовое вяжущее | 10-20 |
| Песок | 10-45 |
| Поверхностно-активная добавка | 0,03-0,3 |
| Жидкое стекло или щелочь | 0,05-0,15 |
Недостатком такой смеси является низкая прочность после обжига и огнеупорность.
Наиболее близкой к заявляемой является жаростойкая масса (RU №2312086, C04B 28/26, бюл. №34, 2007.12.10) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Жидкое стекло плотностью 1,4-1,5 г/см3 | 23,0-28,0 |
| Кембрийская глина | 8,0-12,0 |
| Гранулированный доменный шлак с Mкр=2,0-2,8 | 49,0-60,0 |
| Тонкодисперсный нефелиновый шлам | 3,0-8,0 |
| Осадок очистных сооружений станций водоподготовки | |
| с влажностью 80% | 2,0-7,0 |
Недостатком такой смеси является низкая прочность и огнеупорность.
Настоящее изобретение направлено на повышение прочности кладочной смеси после обжига и увеличение огнеупорности.
Поставленная техническая задача достигается тем, что жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, отличается тем, что дополнительно содержит силикат-глыбу, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, воду и дигидрофосфат натрия, указанные твердые компоненты совместно подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Силикат-глыба | 1,5-2,0 |
| Гранулированный доменный шлак | 38,0-42,0 |
| Кембрийская глина | 22,7-26,0 |
| Стеклобой | 1,7-1,9 |
| Череп | 1,8-2,0 |
| Гранитные отсевы | 4,8-5,0 |
| Доломит | 4,9-5,1 |
| Дигидрофосфат натрия | 0,08-1,0 |
| Вода | остальное |
На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемая смесь не известна и данное техническое решение обладает новизной.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат.
Совместное присутствие молотого гранулированного доменного шлака, силикат-глыбы, а также кембрийской глины, стеклобоя, черепа, гранитных отсевов, доломита и дигидрофосфата натрия приводит к твердению жаростойкой кладочной смеси при нормальных условиях, а при обжиге образуются алюмосиликаты и фосфаты сложного состава, упрочняющие структуру.
Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемый состав жаростойкой кладочной смеси явным образом не следует из уровня техники, и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достичь указанного технического результата, т.е. изобретение соответствует критерию охраноспособности - "изобретательский уровень".
Пример конкретного выполнения
Изготовление жаростойкой кладочной смеси
В качестве связующего выбрана силикат-глыба (ГОСТ 13079-81, силикатный модуль 2,7-3,0).
В качестве заполнителя используется техногенный продукт металлургической промышленности - гранулированный доменный шлак. При быстром охлаждении (грануляции) в шлаке присутствует стекло, содержание которого достигает 80% по массе и более. В кристаллической составляющей присутствует геленит, монтичеллит, шпинель и другие силикаты, алюминаты и алюмосиликаты Ca и Mg. Так, например, череповецкий гранулированный доменный шлак обладает аморфной структурой, содержит 2CaOSiO2 и небольшое количество соединений железа и марганца. Химический состав череповецкого шлака представлен в табл.1.
| Таблица 1 | |||||
| Химический состав череповецкого шлака, мас.% | |||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MnO | MgO |
| 41,92 | 6,6 | 0,33 | 44,8 | 0,9 | 2,38 |
Кембрийская глина - легкоплавкая, полукислая, низкодисперсная, с низким содержанием крупнозернистых включений, насыпная плотность 1450 кг/м3, интервал спекания 50-100°C. Данные химического анализа глины представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||
| Химический состав кембрийской глины, масс.% | |||||||
| SiO2 | TiO2+Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | SO3 | п.п.п. |
| 62,83 | 17,29 | 6,64 | 1,24 | 2,73 | 4,5 | 0,54 | 4,26 |
Гранитные отсевы представлены в основном на 40-60% полевыми шпатами (ортоклазом), а также слюдой и роговой обманкой на 5-20% и кварцем 20-40%. Санидин и адуляр - общее название ортоклаз - моноклинные кристаллические модификации калиевого полевого шпата (K2O·Al2O3·6SiO2). В качестве слюд может быть мусковит, флагопит, биотит.
Доломит - CaMg(CO3)2 - минерал группы карбонатов, по химическому составу двойной карбонат кальция и магния - CaCO3·MgCO3, содержит примеси глины, известняка. При температуре 600-700°C происходит диссоциация MgCO3, при 830-900°C происходит диссоциация CaCO3.
Череп представляет собой бой обожженных керамических изделий и состоит в основном из силикатов кальция и магния и кварца.
Стеклобой представляет собой сплав смеси различных силикатов (Na2O·CaO·6SiO2).
1. Дозируют и подвергают помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,08 не более 1% кембрийскую глину, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, силикат-глыбу и гранулированный доменный шлак.
2. Дозируют воду.
3. Сухие компоненты жаростойкой кладочной смеси затворяют водой, перемешивая компоненты в течение 3-5 минут.
4. При необходимости жаростойкая кладочная смесь используется для изготовления изделий требуемой формы и образцов для проведения физико-механических испытаний методом литья.
5. Твердение кладочной смеси осуществляется в течение суток в нормальных условиях.
6. Затвердевшие образцы вынимают из форм и сушат при температуре 100-110°C.
7. Высушенные образцы готовы к эксплуатации. После обжига при плюс 1100°C образцы кладочной смеси испытывались на прочность.
Состав и свойства кладочной смеси представлены в таблице 3.
Анализ данных таблицы 3 показывает, что предлагаемый состав обеспечивает получение кладочной смеси, у которой марка по прочности составляет M200 и, следовательно, расширяется диапазон применения. При получении кладочной смеси заявляемого состава используются побочные продукты металлургического производства и керамической промышленности, что благоприятно сказывается на экологической обстановке, а также снижает себестоимость продукции.
Жаростойкая кладочная смесь, характеризуемая физико-механическими характеристиками, указанными в таблице 3, может быть использована для кладки печей и тепловых агрегатов с температурой применения до плюс 1100°C.
Анализируя данные таблицы 3, можно сделать вывод, что жаростойкая кладочная смесь характеризуется увеличением прочности в два раза, что увеличивает срок службы смеси и достигается попутный эффект утилизации отходов.
Жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, отличающаяся тем, что дополнительно содержит силикат-глыбу, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, воду и дигидрофосфат натрия, указанные твердые компоненты совместно подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Силикат-глыба | 1,5-2,0 |
| Гранулированный доменный шлак | 38,0-42,0 |
| Кембрийская глина | 22,7-26,0 |
| Стеклобой | 1,7-1,9 |
| Череп | 1,8-2,0 |
| Гранитные отсевы | 4,8-5,0 |
| Доломит | 4,9-5,1 |
| Дигидрофосфат натрия | 0,08-1,0 |
| Вода | Остальное |
