Композиция для изготовления жаростойких композитов

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.

 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. К химически 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 С04В 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя. / Абдрахимова Е.С., 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°С и низкая термостойкость.

Сущность 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 шламы никель-скелетного катализатора с содержанием, мас.%: SiO2 - 5,3; Al2O3 - 26,8; Fe2O3 - 0,8; CaO - 2,9; MgO - 1,3; R2O - 24,7; п.п.п.- 37,1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201 10-15
щебень 33-40
песок 10-13
H3PO4 10-15
шламы никель-скелетного катализатора с содержанием, мас.%: SiO2 - 5,3; Al2O3 - 26,8; Fe2O3 - 0,8; CaO - 2,9; MgO - 1,3; R2O - 24,7; п.п.п. - 37,1 10-15

Шламы никель-скелетного катализатора образуются в процессе обработки алюминиевых сплавов на металлообрабатывающих и металлургических заводах. Скелетный никелевый катализатор

NiAl2+6NaOH--->Ni+2Na3AlO3+3H2

Никель Ренея, иначе «скелетный никель» - твердый микрокристаллический пористый никелевый катализатор, используемый во многих химико-технологических процессах; способ его приготовления предложил в 1926 г. американский инженер Мюррей Реней. Скелетный никелевый катализатор представляет собой серый высокодисперсный порошок (размер частиц обычно 400 - 800 нм), содержащий, помимо никеля, некоторое количество алюминия (до 15 мас.%) и насыщенный водородом (до 33%). Частицы порошка имеют большое количество пор, вследствие чего удельная поверхность составляет около 100 м/г. Никель Ренея пирофорен, т.е. самовоспламеняется на воздухе при комнатной температуре, поэтому его хранят под слоем воды, спирта либо бензина. Химический оксидный состав шламов никель-скелетного катализатора шлаков представлен в таблице 1, а поэлементный - в таблице 2.

Таблица 1
Химические составы алюмосодержащих отходов
Компонент Содержание оксидов, мас.%
SiO2 Аl2O3 Fe2O CaO MgO Cr2O3 R2O П.п.п.
Шламы никель-скелетного катализатора 5,2 26,7 0,8 2,9 1,3 - 24,7 37,1
Отработанный катализатор ИМ-2201 7,90 74,5 0,15 - 0,10 14,8 1,57 ---
Таблица 2
Поэлементный химический состав компонентов
Компонент Концентрация, мас.%
O Al Mg Na Ca Fe Si Cr
Шламы никель-скелетного катализатора 78,42 9,52 0,3 9,08 0,6 0,18 1,9 -
Катализатор ИМ-2201 60,74 26,58 - 2,81 - - 2,82 8,1

Никель Ренея широко применяется как катализатор разнообразных процессов гидрирования или восстановления водородом органических соединений (например, гидрирования аренов, алкенов, растительных масел и т.п.). Ускоряет также и некоторые процессы окисления кислородом воздуха. Структурная и тепловая стабильность никеля Ренея позволяет использовать его в широком диапазоне условий проведения реакции; в лабораторной практике, возможно, его многократное использование. Никель Ренея каталитически значительно менее активен, чем металлы платиновой группы, но значительно дешевле последних.

Получают никель Ренея сплавления при 1200°С никеля с алюминием (20-50% Ni; иногда в сплав добавляются незначительные количества цинка или хрома), после чего размолотый сплав для удаления алюминия обрабатывают горячим раствором гидрооксида натрия с концентрацией 10-35%; остаток промывают водой в атмосфере водорода. Лежащий в основе приготовления никеля Ренея принцип используется и для получения каталитически активных форм других металлов - кобальта, меди, железа и т.д.

Минералогический состав шлама никель-скелетного катализатора в основном состоит из гидрооксида алюминия, примесей гидроалюминатов и гидрокарбонатов натрия.

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 CrnAl4-n(H2PO4)2, где=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 затвердения 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 500-150°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
Н3РО4 10 12 15
Шламы никель-скелетного катализатора 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°С
Показатели Составы Прототип
1 2 3
Термостойкость,°С 29,3 30,1 30 29
Механическая прочность на сжатие, МПа 46,4 47,1 46,7 46
Огнеупорность,°С 1340 11350 1130 -
Температура под нагрузкой 0,2 МПа, °С 1290 1300 1280 -

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 шламов никель-скелетного катализатора 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 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 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 24-30



 

Похожие патенты:
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.

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

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

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

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.

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.

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.

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.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких бетонов содержит, мас.%: щебень из карбонатных пород фракций 5-10 мм 25-30, песок речной с модулем крупности 1,68 22-30, H3PO4, в которой массовая доля ортофосфорной кислоты не менее 85%, 10 - 12, отработанный катализатор ИМ-2201, содержащий оксиды, мас.%: SiO2 - 7,90; Al2O3 - 74,5; Fe2O3 - 0,15; MgO - 0,10; Cr2O3 - 14,8; R2O - 1,57, 10-13, алюмосодержащий шлам щелочного травления алюминия, содержащий 80% частиц размером менее 20 мкм и оксиды, мас.%: SiO2 - 2,5; Al2O3 - 45,2; Fe2O3 - 1,4; CaO - 1,2; MgO - 5,2; R2O - 9,8; п.п.п. - 34,7, 10-13, кальцийсодержащий шлам обработки алюминия карбонатным шламом, образующимся после умягчения воды, содержащий 80% частиц размером менее 20 мкм и оксиды, мас.%: SiO2 - 8,1; Al2O3 - 14,2; Fe2O3 - 0,7; CaO - 27,4; MgO - 8,1; R2O - 1,4; п.п.п. - 39,1, 10-15. Технический результат - повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов, утилизация промышленных отходов. 3 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов 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.

Наверх