Композиция для изготовления жаростойких композитов


 


Владельцы патента RU 2524155:

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 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 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 C04B 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 композиции является относительно низкий предел прочности при сжатии после твердения и нагревания до температуры 1200°C и низкая термостойкость.

Сущность изобретения - повышение качества жаростойкого бетона.

Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойкого бетона.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H3PO4, дополнительно вводят обожженный солевой алюминиевый шлак при температуре 1000°C с содержанием оксидов, 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
обожженный солевой алюминиевый шлак при температуре
1000°C с содержанием оксидов, мас.%: SiO2 - 4,75
Al2O3 - 77,3; Fe2O3 - 1,6; CaO - 2,57; MgO - 7,5
R2O - 5,13 24-30

Солевой алюминиевый шлак является отходами алюминиевого производства. По показателям острой токсичности в эксперименте на теплокровных животных (мыши) и двух видов гидробионитов (ветвистоусые рачки Daphnia magna Straus и зеленые протококковые водоросли Scenedesmus guadricauda) солевые отходы относятся к III классу опасности по степени воздействия на организм и к IV классу опасности для окружающей среды. Солевые алюминиевые шлаки имеют следующий химический состав состава, мас.%: NaCl - 10,25; CaO+CaCO3 - 14,28; MgO+MgCO3 - 15,30; FeCl3 - 0,001; SiO2 - 3,10; Al2O3 - 41,282; KCl - 5,35; CuCl2 - 0,001; алкилмеркаптиты Al - 0,545; предельные углеводороды - 0,001; Al (металлический) - 9,89.

Солевой алюминиевый шлак обжигался при температуре 1000°C до химического состава, представленного в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Химические составы алюмосодержащих отходов производств
Отход Содержание оксидов, мас.%
SiO2 Al2O3 Fe2O CaO MgO Cr2O3 R2O П.п.п
1. Обожженный солевой алюминиевый шлак 4,75 77,3 1,6 2,57 7,5 - 5,13 1,15
2. Отработанный катализатор ИМ-2201 7,90 74,5 0,15 - 0,10 14,8 1,57 -
Таблица 2
Поэлементный химический состав отходов
Отход Концентрация, мас.%
O Al Mg Na Ca Fe Si Cr
Обожженный солевой алюминиевый шлак 66,34 26,96 2,73 1,90 0,45 0,14 1,48 -
Катализатор ИМ-2201 60,74 26,58 - 2,81 - - 2,82 8,1

После обжига солевого алюминиевого шлака химический состав его значительно обогатился оксидом алюминия (таблица 1), что будет способствовать повышению физико-механических свойств жаростойких композиций.

Для изготовления жаростойких бетонов использовались щебень и песок, отвечающие требованиям для производства бетонов:

А) щебень, отвечающий требованиям ГОСТа Г 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия» М 600, 800-1000, со средней плотностью зерен от 2,0 до 2,5 кг/м3 из карбонатных пород, добываемый в Самарской области, фракции 5-10 мм;

Б) песок, отвечающий требованиям ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия». Песок речной, добываемый в Самарской области, имел следующие показатели: средняя плотность в сухом состоянии - 1,5 кг/м3; содержание илистых, пылевидных и глинистых частиц не более - 0,7% по массе; истинная плотность песка речного - 2,65 г/см3; наличие суглинка, комков глины и прочих засоряющих примесей не более - 0,05%; модуль крупности - 1,68.

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°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
Обожженные солевые алюминиевые шлаки 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 34 38 41 29
Механическая прочность на сжатие, МПа 55,3 58,5 61,8 46
Огнеупорность, °C 1640 1670 1680 -
Температура под нагрузкой 0,2 МПа, °C 1550 1580 1590 -

Полученное техническое решение при использовании обожженного солевого алюминиевого шлака 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. Пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 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 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
обожженный солевой алюминиевый шлак при температуре
1000°C с содержанием оксидов, мас.%: SiO2 - 4,75
Al2O3 - 77,3; Fe2O3 - 1,6; CaO - 2,57; MgO - 7,5
R2O - 5,13 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, 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 области строительных материалов, в частности к составам ускорителей схватывания, используемых в производстве торкрет-бетона мокрым способом, и к способу получения ускорителя схватывания.
Изобретение относится к строительству и ремонту автомобильных дорог и может быть использовано для устройства дорожных покрытий II-III технических категорий. Щебеночно-мастичная ЩМ смесь для строительства и ремонта дорожных покрытий, содержащая минеральный материал, дисперсно-армирующую добавку - резиновый термоэластопласт РТЭП, и дорожный битум, где битум модифицирован добавками «Азол 1003» и поверхностно-активным веществом EVOTHERM®J-1, при их следующем соотношении, масс.%: битум БНД 60/90 98,6-99,3, «Азол 1003» 0,3-0,7, поверхностно-активное вещество EVOTHERM®J-1 0,4-0,7, при следующем соотношении компонентов, масс.%: минеральный материал 93,50-94,20, дисперсно-армирующая добавка РТЭП 0,2-0,4, модифицированный битум БНД 60/90 5,6-6,1.

Изобретение относится к сополимеру и способу его получения, диспергирующему средству и способу его получения, а также к применению сополимера. Сополимер содержит: i) 3-40 мол.% изопренолполиэфирного производного структурного элемента α; ii) 3-40 мол.% винилоксиполиэфирного производного структурного элемента β; и iii) 35-93 мол.% кислотного структурного элемента γ.
Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. Технический результат заключается в повышении прочности гипсового кирпича.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству мелкозернистых бетонов. Сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона содержит, мас.%: портландцемент 26,0-28,0; зола от сжигания бурого или каменного угля 71,1-73,1; нарезанное на отрезки 25-50 мм капроновое волокно 0,2-0,4; метилсиликонат натрия или этилсиликонат натрия 0,5-0,7, при водоцементном отношении 0,45-0,5.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства. Бетонная смесь включает, мас.%: портландцемент 23,0-25,0, керамзит фракции 10-20 мм 20,0-26,0, керамзитовый песок 20,0-24,0, мелкий кварцевый песок 5,6-7,4, нарезанное на отрезки 5-25 мм асбестовое волокно 0,2-0,3, этилсиликонат натрия 0,2-0,3, вода 23,0-25,0.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков, которые могут быть использованы при возведении складских помещений, гаражей.
Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано при производстве износостойких долговечных дорожных покрытий с регулируемыми эксплуатационно-технологическими свойствами.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для нанесения огнезащитных покрытий на строительные конструкции. Состав огнезащитный в виде сухой смеси, затворяемой водой для нанесения покрытий, характеризуется тем, что содержит, мас.%: портландцемент 20,0-60,0, вспученный вермикулит 10,0-40,0, хризотиловый асбест 5,0-25,0, шамот 5,0-25,0, вспученный перлит 10,0-30,0, полифункциональный модификатор бетона 0,1-1,0, мелкодисперсный водорастворимый клей 2,0-8,0 и водоудерживающую добавку 0,1-3,0.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства. Бетонная смесь включает, мас.%: портландцемент 26-28, вспученный перлитовый песок, измельченный до прохождения через сетку №014, 29,7-37,7, мелкий кварцевый песок 12-16, метилсиликонат натрия либо этилсиликонат натрия 0,2-0,3, вода 24-26.
Изобретение относится к производству конструкционно-теплоизоляционных материалов. Способ изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала состоит в том, что силикат-глыбу измельчают до удельной поверхности 2500 см2/г, смешивают ее с модификатором, упрочняющей добавкой в виде портландцемента, вспенивающим реагентом в виде перекиси водорода и водой затворения, заливают в форму изделия и далее проводят тепловую обработку изделия токами СВЧ в течение 15 минут при температуре 300°С, при этом в качестве модификатора используют суперпластификатор С-3, а в качестве дополнительной упрочняющей добавки - базальтовую микрофибру при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%: указанная силикат-глыба 62-64, суперпластификатор С-3 0,01-0,012, портландцемент 10-12, базальтовая микрофибра 0,04-0,1, перекись водорода 0,5-0,7, вода затворения 25. Технический результат - улучшение физико-механических свойств. 1 табл.
Наверх