Композиция для изготовления жаростойких композитов

Авторы патента:

Абдрахимова Елена Сергеевна (RU)

Абдрахимов Владимир Закирович (RU)

Колпаков Александр Викторович (RU)

Рощупкина Ирина Юрьевна (RU)

C04B28/34 - содержащие низкотемпературные фосфатные связующие

Владельцы патента RU 2521005:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Технический результат - повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов. Композиция для изготовления жаростойких композитов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H₃PO₄, дополнительно содержит шлак от выплавки ферротитана с содержанием, мас.%: SiO₂ - 2,5; Al₂O₃ - 72,18; TiO₂ - 10,3; Fe₂O₃ - 0,34; CaO - 11,4; MgO - 3,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, ортофосфорная кислота H₃PO₄ 10-15, шлак от выплавки ферротитана 24-30. 4 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. К химическим связующим, применяемым в жаростойких бетонах, относятся жидкое стекло, силикат-глыба (прозрачный стекловидный сплав щелочных силикатов - полуфабрикат жидкого стекла) и фосфатные связки.

Известны композиции для получения пористых заполнителей (для бетонов) на основе химических связующих следующего состава, мас. %: жидкое стекло - 45-65; хлорид натрия - 5-15; отход горно-обогатительной фабрики при обогащения угля - 15-20; межсланцевая глина, образующаяся при добыче горючих сланцев - 15-20 / пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя. / Абдрахимова B.C., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Куликов В.А.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева. №2010122114. заявл. 31.05.20910; опубл. 20.01.2012. Бюл. №2/[1].

Недостатком указанного состава композиции является относительно низкая прочность 2,65-2,75 МПа.

Наиболее близкой к изобретению является композиция для получения жаростойких композитов, включающая следующие компоненты, мас. %: глиноземсодержащий шлам - 10,5-10,53 (220 кг/м³); отработанный катализатор ИМ-2201 - 10,5-10,53 (220 кг/м³); щебень - 35,88-35,89 (750 кг/м³); песок - 30,62-30,63 (640 кг/м³); H₃PO₄ - 12,44-12,45 (260 кг/м³) / Хлыстов А.И. Повышение эффективности жаростойких композитов за счет применения химических связующих / А.И. Хлыстов, С.В. Соколова, А.В. Власов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2012. - №9. - С.38-42. / [2].

Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкий предел прочности при сжатии после твердения и нагревания до температуры 1200°C и низкая термостойкость.

Задача изобретения - повышение качества жаростойкого композита.

Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H₃PO₄, дополнительно вводят шлаки от выплавки ферротитана с содержанием, мас. %: SiO₂ - 2,5; Аl₂O₃ - 72,18; TiO₂ - 10,3; Fe₂O₃ - 0,34; CaO - 11,4; MgO - 3,5 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

отработанный катализатор ИМ-2201	10-15
щебень	33-40
песок	10-13
H₃PO₄	10-15
шлаки от выплавки ферротитана с
содержанием, мас. %: SiO₂ - 2,5; Al₂O₃ - 72,18;
TiO₂ - 10,2; Fe₂O₃ - 0,30; CaO - 11,4; MgO - 3,3	24-30

Шлаки от выплавки ферротитана имеют плотную структуру, прочность при сжатии более 100 МПа, огнеупорность выше 1770°C, температура под нагрузкой 0,2 МПа выше 1700°C.

Ферротитан - это ферросплав, содержащий до 35 или более 60% Ti, 1-7% Al, 1-4,5% Si, до 3% Сu (остальное Fe и примеси); получают внепечным алюминотермическим способом из ильменитового концентрата и титановых отходов (низкопроцентный ферротитан) или сплавлением в электрической печи железных и титановых отходов (высокопроцентный ферротитан). Ферротитан применяют для раскисления и легирования стали.

Химический оксидный состав шлаков представлен в таблице 1, а поэлементный в таблице 2.

Таблица 1
Химические составы алюмосодержащих отходов производств
Компонент	Содержание оксидов, мас., %
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O	CaO	MgO	Cr₂O₃	R₂O	П.п.п.
1. Шлаки от выплавки ферротитана	2,5	72,18	0,30	11,4	3,3	-	-	-
2. Отработанный катализатор ИМ-2201	7,90	74,5	0,15	-	0,10	14,8	1,57	-

Таблица 2
Поэлементный химический состав компонентов
Компонент	Концентрация, % масс.
O	Аl	Mg	Na	Ca	Fe	Si	Cr
1. Шлаки от выплавки ферротитана	56,64	27,2	0,82	-	6,1	0,24	1,8	-
Катализатор ИМ-2201	60,74	26,58	-	2,81	-	-	2,82	8,1

Введение в составы жаростойких композитов шлака от выплавки ферротитана за счет повышенного содержания в нем Al₂O₃ позволит значительно повысить термостойкость и кислотостойкость кислотоупоров.

В качестве фосфатных связующих использовалась ортофосфорная кислота H₃PO₄ в чистом виде, но можно использовать однозамещенный фосфорнокислый алюминий Al(H₂PO₄)₃, двухзамещенный фосфорнокислый алюминий Al₂(H₂PO₄)₃, хромалюминий фосфорнокислый или алюмохромофосфатное связующее (АХФС) с общей формулой Cr_nAl_4-n(H₂PO₄)₂, где n=1, 2, 3.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Технологический процесс производства бесцементных жаростойких бетонов и изготовления изделий и конструкций из них включает в себя приготовление формовочной массы, формование изделий и термообработку.

Следует отметить, что для своего затвердевания и набора марочной прочности жаростойкие бетоны требуют особую термообработку.

Для бетонов на ортофосфорной кислоте с компонентами, представленными в таблице 3 - нагревание до 500°C с подъемом температуры до 200°C со скоростью 60°C/час и до 500°C - 150°C/час, выдерживание в течение 4 часов, охлаждение вместе с печью.

Таблица 3
Составы для получения жаростойких бетонов
Компоненты	Содержание компонентов, мас. %
1	2	3
Отработанный катализатор ИМ-2201	10	12	15
Щебень	40	38	33
Песок	10	11	13
H₃PO₄	10	12	15
Шлаки от выплавки ферротитана	30	27	24

В таблице 4 представлены физико-механические показатели жаростойкого бетона.

Таблица 4
Физико-механические показатели жаростойкого бетона после твердения и нагревания до температуры 1200°C
Показатели	Составы	Прототип
1	2	3
Термостойкость, °C	38	42	44	29
Механическая прочность на сжатие, МПа	52	55	57	46
Огнеупорность, °C	1580	1620	1650	-
Температура под нагрузкой 0,2 МПа, °C.	1420	1450	1480	-

Как видно из таблицы 4 жаростойкий бетон из предложенных составов имеет более высокие показатели по механической прочности и термостойкости, чем прототип.

Полученное техническое решение при использовании шлаков от выплавки ферротитана позволяет повысить показатели по механической прочности и термостойкости жаростойкого бетона.

Использование техногенного сырья при получении жаростойкого бетона способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для строительных материалов.

Композиция для изготовления жаростойких композитов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H₃PO₄, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит шлак от выплавки ферротитана с содержанием, мас.%: SiO₂ - 2,5; Al₂O₃ - 72,18; TiO₂ - 10,3; Fe₂O₃ - 0,34; CaO - 11,4; MgO - 3,5, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201	10-15
щебень	33-40
песок	10-13
ортофосфорная кислота (H₃PO₄)	10-15
шлак от выплавки ферротитана с
содержанием, мас.% SiO₂ - 2,5; Al₂O₃ - 72,18;
TiO₂ - 10,3; Fe₂O₃ - 0,34; CaO - 11,4; MgO - 3,5	24-30

Похожие патенты:

Глинофосфатный материал // 2485071

Изобретение относится к области строительных материалов. .

Теплоизолирующий и теплопроводный бетоны на алюмофосфатной связке (варианты) // 2483038

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных высокопрочных неэлектропроводных изделий из корундовых и карбидокремниевых бетонов на алюмофосфатной связке.

Глинофосфатный материал // 2480430

Изобретение относится к области строительных материалов. .

Глинофосфатный материал // 2403220

Изобретение относится к области строительных материалов. .

Глинофосфатный материал // 2403219

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при закреплении грунтов в промышленном и гражданском строительстве. .

Глинофосфатный материал // 2398750

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве строительных блоков в промышленном и гражданском строительстве. .

Глинофосфатный материал // 2396230

Глинофосфатный материал // 2396229

Изобретение относится к глинофосфатному материалу и может быть использовано при производстве строительных блоков в промышленном и гражданском строительстве. .

Глинофосфатный материал // 2394002

Изобретение относится к глинофосфатному материалу и может найти применение при производстве строительных блоков в промышленном и гражданском строительстве. .

Способ изготовления заготовок керамических изделий // 2391318

Изобретение относится к области формования керамических изделий из материалов, содержащих низкотемпературные фосфатные связующие, и может быть использовано для изготовления заготовок композиционных керамических изделий, в том числе для радиоэлектроники.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2521244

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов. Композиция для изготовления жаростойких композитов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H3PO4, дополнительно содержит шлам никель-скелетного катализатора с содержанием, мас.%: SiO2 - 5,3; Al2O3 - 26,8; Fe2O3 - 0,8; CaO - 2,9; MgO - 1,3; R2O - 24,74; п.п.п. - 37,1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15; щебень 33-40; песок 10-13; ортофосфорная кислота H3PO4 10-15; шлам никель-скелетного катализатора 24-30 с содержанием, мас.%: SiO2 - 5,3; Al2O3 - 26,8; Fe2O3 - 0,8; CaO - 2,9; MgO - 1,3; R2O - 24,7401, п.п.п. - 37,1. 4 табл.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2521980

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Технический результат - повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов. Композиция для изготовления жаростойких композитов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H3PO4, дополнительно содержит шлак от выплавки безуглеродистого феррохрома с содержанием, мас.%: SiO2 - 5,8; Al2O3 - 54,8; Fe2O3 - 1,88; СаО - 13,2; MgO - 14,8; Cr2O3 - 5,4; R2O - 2,3, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, ортофосфорная кислота H3PO4 10-15, шлак от выплавки безуглеродистого феррохрома 24-30. 4 табл.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2524155

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойкого бетона на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойкого бетона, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H3PO4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит обожженный солевой алюминиевый шлак при температуре 1000°C с содержанием, мас.%: SiO2 - 4,75; Al2O3 - 77,3; Fe2O3 - 1,6; CaO - 2,57; MgO - 7,5; R2O - 5,13, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, H3PO4 10-15, указанный солевой шлак 24-30. Технический результат - повышение прочности при сжатии и термостойкости. 4 табл.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2526090

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких композитов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, Н3РO4 10-15, алюмосодержащий шлам, получаемый при очистке стоков производств этил- и изопропилбензола, с содержанием, мас.%: SiO2 - 2,5, Al2O3 - 64,4, Fe2O3 - 1,1, CaO - 4,4, MgO - 4,2, R2O - 17,2, п.п.п. - 5,3 24-30. Технический результат - повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов. 4 табл.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2528643

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких композитов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, Н3РO4 10-15, алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с содержанием, мас.%: SiO2 - 7,2, Al2O3 - 68,3, Fe2O3 - 1,4, MgO - 0,7, Cr2O3 - 10,2, R2O - 11,8 24-30. Технический результат - повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов. 4 табл.

Композиция для получения термозащитного покрытия и термозащитное покрытие // 2529525

Группа изобретений относится к производству теплозащитных покрытий, предназначенных для теплоизоляции конструкций и оборудования, эксплуатируемых в условиях высоких температур, например трубопроводов, печей, и может найти применение в разных отраслях промышленности. Композиция включает полые алюмосиликатные или корундовые микросферы, связующее, в качестве которого используют алюмофосфат с содержанием свободного оксида алюминия до 4 мас.%, и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюмосиликатные или корундовые микросферы - 45-65, алюмофосфат - 35-55, вода - остальное. При этом микросферы используют с внутренним диаметром 6-250 мкм и толщиной стенок 1-10 мкм. Изобретение также относится к термозащитному покрытию, состоящему, по крайней мере, из двух слоев, расположенных на основе, первый из которых - грунтовочный, и второй слои выполнены из указанной композиции, причем композиция для первого слоя дополнительно содержит фуллерены C45-C60 в количестве от 0,001 до 0,002 мас.%. Результатом является получение долговечного и прочного покрытия с рабочими температурами до 2000ºС. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 пр.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2553115

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. К химически связующим, применяемым в жаростойких бетонах, относятся жидкое стекло, силикат-глыбу (прозрачный стекловидный сплав щелочных силикатов - полуфабрикат жидкого стекла) и фосфатные связки. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и термостойкости жаростойких бетонов. Композиция для изготовления жаростойких бетонов включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, H3PO4 10-15, шлам, образующийся в результате травления алюминия и его сплавов концентрированными растворами едкого натра с содержанием, мас.%: SiO2 - 4,5; Al2O3 - 78,5; Fe2O3 - 2,9; CaO - 2,5; MgO - 1,1; R2O - 4,1; п.п.п. - 6,4 24-30. 4 табл.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2558567

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких бетонов включает, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5 - 10 мм 33-40, известняковую муку 10-13, Н3РO4 10-15, шлам, образующийся в результате травления алюминия и его сплавов концентрированными растворами едкого натра с содержанием, мас.%: SiO2 - 4,5; Аl2O3 - 78,5; Fе2О3 - 2,9; СаО-2,5; MgO - 1,1; R2O - 4,1; п.п.п. - 6,4, 24-30. Технический результат - повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов, утилизация промышленных отходов. 4 табл.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2567911

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких бетонов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, H3PO4 10-15, доломитовые высевки 10-13, шлам, образующийся в результате травления алюминия и его сплавов концентрированными растворами едкого натра с содержанием, мас.%: SiO2 - 4,5; Al2O3 - 78,5; Fe2O3 - 2,9; СаО - 2,5; MgO - 1,1; R2O - 4,1; п.п.п. - 6,4, 24-30. Технический результат - повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов, утилизация промышленных отходов. 4 табл.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2568203

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких композитов включает, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-13, щебень из карбонатных пород фракций 5-10 мм 25-30, песок речной с модулем крупности 1,68 22-30, H3PO4 10-12, алюмосодержащий шлам щелочного травления алюминия 10-13, кальцийсодержащий шлам обработки алюминия карбонатным шламом, образующимся после умягчения воды, 10-15. Технический результат - повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов, утилизация промышленных отходов. 3 табл.