Жаростойкая кладочная смесь
Владельцы патента RU 2460705:
Федеральное 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 1150°С. Жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, силикат-глыбу, череп, воду, дополнительно содержит огнеупорную глину, песок и известняк, указанные твердые компоненты подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: силикат-глыба 1,0-1,5, гранулированный доменный шлак 36,0-38,0, кембрийская глина 15,8-16,2, огнеупорная глина 7,8-8,2, череп 1,9-2,1, песок 7,8-8,2, известняк 5,8-6,2, вода - остальное. Технический результат - повышение огнеупорности и снижение сроков твердения. 1 пр., 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 1150°С.
Известна сырьевая смесь для выполнения кладки металлургических агрегатов (RU № 2051881, С04В 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 жаростойкая масса (RU № 2312086, С04В 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 |
Недостатками такой смеси являются низкая прочность и низкая огнеупорность.
Наиболее близкой к заявляемой является жаростойкая кладочная смесь (RU №2388714, С04В 28/26, бюл. №13, 2010.05.10) 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 |
| NaH2PO4·2H2O | 0,08-1,0 |
| вода | остальное |
Недостатками такой смеси являются недостаточная огнеупорность, большие сроки твердения.
Настоящее изобретение направлено на повышение огнеупорности и снижение сроков твердения.
Поставленная задача достигается тем, что жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, силикат-глыбу, череп, воду, дополнительно содержит огнеупорную глину, песок и известняк, указанные твердые компоненты совместно подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1 % при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| силикат-глыба | 1,0-1,5 |
| гранулированный доменный шлак | 36,0-38,0 |
| кембрийская глина | 15,8-16,2 |
| огнеупорная глина | 7,8-8,2 |
| череп | 1,9-2,1 |
| песок | 7,8-8,2 |
| известняк | 5,8-6,2 |
| вода | остальное |
На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемая смесь неизвестна и данное техническое решение обладает новизной.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат.
Совместное присутствие гранулированного доменного шлака, силикат-глыбы, а также кембрийской и огнеупорной глины, песка, черепа, известняка, приводит к твердению жаростойкой кладочной смеси при нормальных условиях, а при обжиге образуются алюмосиликаты и фосфаты сложного состава, упрочняющие структуру, повышающие температуру применения и снижающие сроки твердения.
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 Са и Mg. Так, например, череповецкий гранулированный доменный шлак обладает аморфной структурой, содержит 2CaO·SiO2 и небольшое количество соединений железа и марганца. Химический состав Череповецкого шлака представлен в табл.1.
| Таблица 1 | |||||
| Химический состав череповецкого шлака, мас.% | |||||
| SiO2 | Al2O3 | Fе2O3 | 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°С. Огнеупорная глина представлена латненской глиной (месторождение ст. Латное Воронежской обл.), которая отличается повышенным содержанием плавней и высокой степенью измельчения частиц, часть которых имеет коллоидальный характер. Данные химического анализа глин представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||||
| Химический состав кембрийской глины, мас.% | ||||||||
| Глина | SiO2 | TiO2
+Аl2O3 |
Fе2O3 | CaO | MgO | К2O | SO3 | П.п.п. |
| кембрийская | 62,83 | 17,29 | 6,64 | 1,24 | 2,73 | 4,5 | 0,54 | 4,26 |
| латненская | 47,4 | 36,7 | 0,9 | 0,4 | 0,04 | 0,11 | - | 11,5 |
Череп представляет собой бой обожженных керамических изделий и состоит в основном из силикатов кальция и магния и кварца.
Известняк - СаСО3 - минерал группы карбонатов, по химическому составу карбонат кальция содержит примеси глины, доломита.
Песок в соответствии с ГОСТ 10268-80 в примерах используют кварцевый.
1. Дозируют и подвергают помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,08 не более 1 % кембрийскую и латненскую глины, песок, череп, известняк, 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 12 часов в нормальных условиях.
6. Затвердевшие образцы вынимают из форм и сушат при температуре 100-110°С.
7. Высушенные образцы готовы к эксплуатации.
Состав и свойства кладочной смеси представлены в таблице 3.
Анализ данных таблицы 3 показывает, что предлагаемый состав обеспечивает температуру эксплуатации 1150°С, 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, имеет сроки твердения, уменьшенные в 2 раза, и может быть использована для кладки печей и тепловых агрегатов с температурой применения до плюс 1150°С.
Жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, силикат-глыбу, череп, воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит огнеупорную глину, песок и известняк, указанные твердые компоненты совместно подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| силикат-глыба | 1,0-1,5 |
| гранулированный доменный шлак | 36,0-38,0 |
| кембрийская глина | 15,8-16,2 |
| огнеупорная глина | 7,8-8,2 |
| череп | 1,9-2,1 |
| песок | 7,8-8,2 |
| известняк | 5,8-6,2 |
| вода | остальное |
