Композиция для изготовления жаростойких бетонов



Композиция для изготовления жаростойких бетонов
Композиция для изготовления жаростойких бетонов
Композиция для изготовления жаростойких бетонов
Композиция для изготовления жаростойких бетонов
Композиция для изготовления жаростойких бетонов

 


Владельцы патента RU 2558567:

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 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. 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 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); 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 композиции является относительно низкий предел прочности при сжатии после твердения и нагревания до температуры 1200°С и низкая термостойкость.

Сущность изобретения - повышение качества жаростойкого бетона (композита).

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

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5 - 10 мм и Н3РO4, дополнительно вводят известняковую муку и шламы, образующиеся 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 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201 10-15
щебень из карбонатных пород фракции 5 - 10 мм 33-40
известняковая мука 10-13
Н3РO4 10-15
шламы, образующиеся 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

Известняковая мука отход Жигулевского известкового завода. Оксидный химический состав используемых отходов представлен в таблице 1, а поэлементный в таблице 2. Исследования показали, что взаимодействие карбонатов двухвалентных металлов с ортофосфорной кислотой происходит с выделением тепла. Для фосфатных систем выделение тепла является важным фактором, способствующим образованию твердеющей структуры.

Алюминий и его сплавы чаще всего травят в растворе, содержащем 50-150 г/л едкого натрия, нагретом до 50-70°С. Продолжительность травления в зависимости от состояния поверхности и концентрации едкого натрия составляет 0,5-1,5 мин. Травление алюминия и его сплавов связано с уменьшением начальных размеров деталей, что особенно следует учитывать при обработке плакированных деталей и деталей, имеющих жесткие допуски. В последнем случае травление производят в растворах с меньшей концентрацией едкого натрия.

Химический оксидный состав шламов, образующихся в результате травления алюминия и его сплавов концентрированными растворами едкого натра представлен в таблице 1, а поэлементный в таблице 2.

В результате травления алюминия в едком натрии образуется алюминат натрия и выделяется водород. Алюминий растворяется в едком натре с выделением водорода и формированием составного алюмината, который существует только в щелочном растворе. Происходящая в этом случае реакция может быть записана двумя способами:

Интенсивное выделение водорода свидетельствует о быстром растворении алюминия и может служить сигналом для выгрузки деталей из раствора.

После регенерации щелочей из отработанных травильных растворов осаждается осадок - глиноземсодержащий шлам, концентрирующийся на дне ванны и постепенно кристаллизующийся. Шламы этой группы отличаются высоким содержанием А12O3, что способствует при его использовании в составах жаростойких бетонов (композитах) значительному повышению термостойкости. Повышенное содержание в шламе щелочей (R2O=4,1%, таблица 1) позволит снизить температуру обжига жаростойких бетонов (композитов) и тем самым повысить прочность изделия, а высокое содержание п.п.п. снизить его вес. Отличительной особенностью шламов от обработки алюминия и его сплавов от других отощителей является его высокая степень дисперсности. Положительным следствием высокой дисперсности шлама (9000-10000 см2/г) является большая его пластичность (число пластичности более 10), что позволяет использовать его в производстве жаростойких бетонов (композитах) в качестве пластификатора.

Алюмохромистый отход с Новокуйбышевского нефтехимкомбината и шламы, образующиеся в результате травления алюминия и его сплавов концентрированными растворами едкого натра использовались в роли корректирующих добавок.

Для изготовления жаростойких бетонов (композиций) использовался щебень, отвечающий требованиям ГОСТа 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.

Для изготовления жаростойких бетонов (композитов) использовалась в качестве связующей ортофосфорная кислота Н3РO4 в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (Н3РO4), не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см3.

В предложенных составах, как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-21 (отходы производства), отвечающий требованиям - ТУ 38.103544-89. Химический состав катализатора представлен 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 Аl2О3 не менее 70%.

Твердение происходит в результате химического взаимодействия ортофосфорной кислоты с наполнителем, особенно с тонкомолотой ее частью, и последующих реакций полимеризации и поликонденсации, которые усиливаются по мере сушки и нагревания бетонов (композитов).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Технологический процесс производства бесцементных жаростойких бетонов (композитов) 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 (композитов) 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 бетона.

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 известняковой муки и шламов, образующихся в результате травления алюминия и его сплавов концентрированными растворами едкого натра 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 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 бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5 - 10 мм и H3PO4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит известняковую муку и 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 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201 10-15
щебень из карбонатных пород фракции 5 - 10 мм 33-40
известняковая мука 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



 

Похожие патенты:

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.
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.
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.
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.
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, 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 бетонов на основе химических связующих. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов. Композиция для изготовления жаростойких бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм, речной песок с модулем крупности 1,68 и H3PO4, дополнительно содержит железосодержащий отход гидрометаллургического производства цинка с содержанием, мас.%: SiO2 - 30,4; Al2O3 - 10,2; Fe2O3 - 43,2; CaO - 10,4; MgO - 2,8; R2O - 3,0 при следующем содержании компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, речной песок с модулем крупности 1,68 10-13, H3PO4 10-15, железосодержащий отход гидрометаллургического производства цинка с содержанием, мас.%: SiO2 - 30,4; Al2O3 - 10,2; Fe2O3 - 43,2; CaO - 4,10; MgO - 2,8; R2O - 3,0 24-30. 3 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе фосфатных связок. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов. Композиция для изготовления жаростойких бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, карбонатный щебень фракции 5-10 мм, речной песок с модулем крупности 1,68 и Н3РО4 плотностью не менее 1,69 г/см3, дополнительно содержит магнийсодержащий шлак от производства высокоуглеродистого феррохрома с содержанием, мас. %: Cr2O3 - 3,72; SiO2 - 28,33; Al2O3 - 19,3; FeO - 0,94; СаО - 0,91; MgO - 46,8, при следующем соотношении компонентов, мас. %: отработанный катализатор ИМ-2201 - 10-15, карбонатный щебень фракции 5-10 мм - 33-40, речной песок с модулем крупности 1,68 - 10-13, H3PO4 плотностью не менее 1,69 г/см3 - 10-15, магнийсодержащий шлак от производства высокоуглеродистого феррохрома с содержанием, мас. %: Cr2O3 - 3,72; SiO2 - 28,33; Al2O3 - 19,3; FeO - 0,94; СаО - 0,91; MgO - 46,8, - 24-30. 2 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. Техническим результатом изобретения являются повышения предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов. Композиция для изготовления жаростойких бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм, речной песок с модулем крупности 1,68 и H3PO4, дополнительно содержит железосодержащий шлак ТЭЦ с содержанием, мас.%: SiO2 - 53,3; Al2O3 - 4,5; Fe2O3 - 31,5; CaO - 1,2; MgO - 0,5; Na2O - 0,47; K2O - 0,13; п.п.п. - 8,4 при следующем содержании компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, речной песок с модулем крупности 1,68 10-13, H3PO4 10-15, железосодержащий шлак ТЭЦ с содержанием, мас.%:SiO2 - 53,3; Al2O3 - 4,5; Fe2O3 - 31,5; CaO - 1,2; MgO - 0,5; Na2O - 0,47; K2O - 0,13; п.п.п. - 8,4 24-30. 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 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, кальцийсодержащий шлак от производства среднеуглеродистого феррохрома с содержанием, %: Cr2O3 - 4,91; SiO2 - 26,38; Al2O3 - 5,63; FeO - 1,0; CaO - 49,18; MgO - 12,9 24-30. 3 табл.
Наверх