Композиция для изготовления жаростойких композитов

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. К химически связующим, применяемым в жаростойких бетонах, относятся жидкое стекло, силикат-глыбу (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 обогащении 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. 31.05.2010. 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); Н3РО4 - 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 являются 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 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 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201 10-15
щебень 33-40
песок 10-13
Н3РО4 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

Алюмосодержащий шлам образуется в химической промышленности при очистки стоков производств этил- и изопропилбензола от остаточного хлористого алюминия, используемого в технологическом процессе как катализатор, получаемый при очистке стоков производств этил- и изопропилбензола. Сточные воды вследствие гидролиза AlCl3 носят кислый характер (рН - 2÷3) и нейтрализуется известковым молоком (рН - 8,5-9,5).

Шлам после осаждения направляется на обезвоживания на фильтр-пресс и далее на утилизацию.

Химический оксидный состав шламов 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. Алюмосодержащий шлам, получаемый при очистке стоков производств этил- и изопропилбензола 2,5 64,4 1,1 4,4 4,2 17,2 5,3
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.%
0 Al Mg Na Ca Fe Si Cr
1. Алюмосодержащий шлам, получаемый при очистке стоков производств этил- и изопропилбензола 66,63 22,47 0,7 8,2 0,8 0,2 1,08 -
Катализатор ИМ-2201 60,74 26,58 - 2,81 - - 2,82 8,1

Имея повышенное содержание оксида алюминия и оксидов натрия, алюмощелочной шлам способствует повышению прочности и спеканию жаростойких композитов. Отличительной особенностью алюмощелочного шлама является высокая степень дисперсности. По этому признаку он не имеет себе равных среди порошкообразных материалов, получаемых механическим измельчением. Высокая степень дисперсности (10000-12000 см2/г) придает шламу устойчивую коагуляционную структуру, типичную для всех гелей и высокую пластичность (более 12).

Используемые в настоящей работе шламовые отходы отличаются от высокодисперсных порошкообразных материалов природного и техногенного происхождения наноразмерностью, которая находится в пределах от 80 до 3000 нм и зависит от условий образования. Исследования образцов шламов с целью определения размерности его частиц были приведены методом малоуглового рассеяния нейтронов на дифрактометре «Мембрана-2».

Эффект от внедрения наноразмерных частиц принципиально выражается в том, что в системе появляется не только дополнительная граница раздела, но и носитель квантово-механических проявлений. Присутствие в системе наноразмерных частиц способствует увеличению объема адсорбционно и хемосорбционно связываемой ими воды и уменьшению объема капиллярно-связанной и свободной воды, что приводит к повышению пластичности керамической массы и прочностных показателей.

Для изготовления жаростойких композитов использовались: щебень и песок, которые применяются в бетонах и жаростойких композитах, согласно требованиям ГОСТов.

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. Обычно в составах жаростойких бетонов содержание щебня и песка доходит до 60% и более. В предлагаемых составах максимальное содержание данных природных инертных материалов составляет не более 50% и до 39% - отходы производств (таблица 3).

Таблица 3
Составы для получения жаростойких бетонов
Компоненты Содержание компонентов, мас.%
1 2 3
Отработанный катализатор ИМ-2201
согласно ТУ 38.103544-89, насыпная плотность 1,0-1,5 г/см3
10 12 15
Щебень ГОСТ 8267-93. М800, плотность 2,2 кг/м3 40 38 33
Песок ГОСТ 8736-93, модуль крупности - 1,68, средняя плотность - 1,5 кг/м3 10 11 13
Ортофосфорная кислота H3PO4 в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4) не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см3 10 12 15
Алюмосодержащий шлам, получаемый при очистке стоков производств этил- и изопропилбензола 30 27 24

Для изготовления жаростойких композитов использовалась в качестве связующей ортофосфорная кислота H3PO4 в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4) не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см3.

В заявке, как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-21 (отходы производства) - ТУ 38.103544-89. Химические составы катализатора: оксидный и поэлементный представлены в таблицах 1 и 2.

Согласно ТУ 38.103544-89 отработанный катализатор ИМ-2201 должен иметь следующие показатели: внешний вид порошка - серо-зеленого цвета, насыпная плотность 1,0-1,5 г/см3; массовая доля Al2О3 не менее 70%.

Отработанный катализатор использовался как огнеупорный материал.

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

Следует отметить, что для своего затвердения и набора марочной прочности жаростойкие композиты (бетоны) требуют особую термообработку.

Для композитов (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.

В таблице 4 представлены физико-механические показатели жаростойкого композита (бетона).

Таблица 4
Физико-механические показатели жаростойкого композита (бетона), после твердения и нагревания до температуры 1200°С
Показатели Составы Прототип
1 2 3
Термостойкость, °С 30 32 33 29
Механическая прочность на сжатие, МПа 46,8 47,9 48,2 46
Огнеупорность, °С 1420 1460 1450 -
Температура под нагрузкой 0,2 МПа, °С. 1360 1380 1370 -

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

Полученное техническое решение при использовании алюмосодержащих шламов, полученных при очистке стоков производств этил- и изопропилбензола позволяет повысить показатели по механической прочности и термостойкости жаростойкого композита (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 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. 31.05.2010. 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 Н3РO4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 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, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201 10-15
щебень 33-40
песок 10-13
H3PO4 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



 

Похожие патенты:
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.
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 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 бетонов на основе химических связующих. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов. Композиция для жаростойких бетонов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, песок с модулем крупности 1,68 10-13, H3PO4 10-15, шлам карналлитовых хлоратов, образующийся при флотационном обогащении титаномагниевых руд с содержанием, мас.%: SiO2 12,8; Al2O3 19,4; Fe2O3 19,8; CaO 16,4; MgO 5,2; TiO2 6,4; п.п.п. 20 - 24-30. 3 табл.

Изобретение относится к сырьевой смеси для получения фосфатного продукта, цементной суспензии на фосфатной основе и к способу получения фосфатного продукта. Смесь для получения высокопрочного фосфатного цемента включает дигидроортофосфат калия, оксид металла группы IIA в количествах от примерно 20 до примерно 100 частей на 100 частей дигидроортофосфата калия и дигидроортофосфат кальция в количествах от примерно 3 до примерно 30 частей на 100 частей дигидроортофосфата калия. Продукт, изготовленный из указанного фосфатного цемента, имеет рН примерно 7-9, и указанный продукт развивает прочность на сжатие выше (13,5 мегапаскалей) 2000 фунтов/кв. дюйм в течение 24 часов. Технический результат - повышение прочности продукта из смеси с рН 7-9 в семидневном возрасте. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 4 ил.

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

Наверх