Композиция для изготовления жаростойких композитов

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 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 /патент 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); Н3РO4 - 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 Н3РO4, дополнительно вводят шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома с содержанием, мас.%: SiO2 - 5,8; АlО3 - 54,8; Fе2О3 - 1,88; CaO - 13,82; MgO - 14,8; Сr2О3 - 5,4; R2O - 2,3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201 10-15
щебень 33-40
песок 10-13
Н3РO4 10-15
шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома
с содержанием, мас.%: SiO2 - 5,8; Аl2О3 - 54,8;
Fe2O3 - 1,88; CaO - 13,82; MgO - 14,8;
Сr2О3 - 5,4; R2O - 2,3 24-30

Шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома представляют собой материал плотной порфировидной структуры красно-бурого цвета с вкраплениями шпинели. Порфировидная структура (т.е. структура, похожая на порфировую) является разновидностью зернисто-кристаллической структуры. Порода с такой структурой содержит вкрапленники больших размеров и имеет окружающую их основную массу зернисто-кристаллическую. Это напоминает сильно увеличенную порфировую структуру с вкрапленниками. 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 Аl2O3 Fe2O CaO MgO Сr2O3 R2O П.п.п.
1. Шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома 5,8 54,8 1,88 13,82 14,8 5,4 2,3 -
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, мас.%
O Al Mg Na Ca Fe Si Cr
1. Шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома 50,42 19,26 8,2 1,3 7,3 0,52 6,8 6,2
2. Катализатор
ИМ-2201
60,74 26,58 - 2,81 - - 2,82 8,1

Фазовый состав шлаков представлен алюминатами состава СаО·Аl2О3 и алюмомагнезиальной хромосодержащей шпинелью. В системе CaO-Аl2O3 известны соединения 3СаО-Аl2О3, 12СаО·7Аl2O3, СаО-Аl2О3, СаО-2Аl2O3, СаО-6Аl2O3. Реакция образования алюминатов кальция в системе CaO-Аl2O3 протекает в основном в твердой фазе. При обжиге смеси CaO и Аl2O3 состава 1:1 до температуры 900°С образуется СаО·Аl2О3 в результате диффузии ионов Са2+ в решетку кристаллов Аl2O3. При 950°С наряду с увеличением количества СаО·Аl2О3 наблюдается появление 12СаО·7Аl2O3, что объясняется диффузией ионов Са2+ через слой СаО-Аl2О3. В интервале температур 1000-1100°С вследствие диффузии ионов Аl3+ через слой СаО-Аl2O3 появляется новое соединение СаО-2Аl2О3, а в интервале температур 1100-1200° СаО-3СаО-Аl2О3, образующий на границе фаз СаО/12СаО·7Аl2O3. Образование этой фазы вызывается диффузией ионов Са2+ в решетку 12СаO·7Аl2O3.

Огнеупорность шлаков - 1580-1620°С, температура деформации под нагрузкой 0,2 МПа: начало размягчения - 1280-1300°С, разрушения 1500-1550°С.

В качестве фосфатных связующих использовалась ортофосфорная кислота Н3РO4 в чистом виде, но можно использовать однозамещенный фосфорнокислый алюминий Аl(Н2РO4)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°С с подъемом температуры до 200°С со скоростью 60°С/час и до 500°С-150°С/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
Н3РO4 10 12 15
Шлаки от выплавки безуглеродистого феррохрома 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 30 32 38 29
Механическая прочность на сжатие, МПа 48 52 54 46

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 безуглеродистого феррохрома 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.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент 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.

2. 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.

Композиция для изготовления жаростойких композитов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H3PO4, отличающаяся тем, что она 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
с содержанием, мас.%: SiO2 - 5,8; Al2O3 - 54,8;
Fe2O3 - 1,88; СаО - 13,2; MgO - 14,8;
Cr2O3 - 5,4; R2O - 2,3 24-30



 

Похожие патенты:
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.
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 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 бетонов на основе химических связующих. Технический результат заключается в повышении предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов. Композиция жаростойких бетонов включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, H3PO4 10-15, электросталеплавильный шлак (содержащий, мас.%: SiO2 - 21,15; Al2O3 - 8,81; Fe2O3 - 14,9; CaO - 42,98; MgO - 11,77; SO3 - 0,24; Na2O - 0,07; K2O - 0,08) 24-30. 3 табл.

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

Наверх