Бетонная смесь

 

Использование: огнеупорная промышленность, футеровка, например вращающихся печей. Сущность изобретения: бетонная смесь содержит: бой карбидокремниевых изделий фарфорового производства с содержанием sic 45-60% (основа); высокоглиноземистый цемент 4-8%; корундовая пыль глиноземного производства 5-10%; огнеупорная глина 10-20%; водная суспензия тонкомолотого корунда 4-10%; линосульфонат технический 1-2%. Прочность при сжатии при 800^oС 15,0-15,5 МПа, при 1400^oС 51,4-60,0 МПа, огнеупорность 1670^oС, термическая стойкость (1300^oС - вода) 20-38 теплосмен. 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к составу огнеупорной бетонной смеси, предназначенной для футеровки, например, вращающихся печей.

Известна сырьевая смесь для изготовления огнеупорного бетона, включающая высокоглиноземистый цемент 10-25% шамотнокарбидкремниевые отходы фарфорового производства 75-90% Известная смесь характеризуется недостаточно высокой прочностью при температурах службы 1350-1400^оС, относительно высокой усадочной деформацией в службе, а также постепенным снижением термостойкости бетона в процессе службы.

Наиболее близкой к предлагаемой является состав бетонной смеси, включающий шамотнокарборундовые карбидкремнийсодержащие отходы фарфорового производства 55-80% глиноземистый цемент 10-20% корундовые отходы абразивного производства 10-25% Известная масса характеризуется недостаточной прочностью в интервале температур 1000-1400^оС, а также недостаточно высокой термостойкостью.

Задачей изобретения является разработка состава бетона, который может работать в условиях значительных механических и термических нагрузок, например, в футеровках вращающихся печей.

Технический результат заключается в повышении механической прочности в интервале температуре 1000-1400^оС и термостойкости.

Технический результат достигается тем, что известная бетонная смесь, включающая карбидкремнийсодержащие отходы фарфорового производства бой карбидкремниевых изделий фарфорового производства с содержанием SiС 45-60% цемент высокоглиноземистый, корундовую пыль глиноземного производства и дополнительно огнеупорную глину, водную суспензию тонкомолотого корунда и лигносульфонат технический при следующем соотношении компонентов, мас. Бой карбидкремниевых изделий фарфорового производства с содер- жанием SiС 45-60% Основа Высокоглиноземистый цемент 4-8 Корундовая пыль глино- земного производства 5-10 Огнеупорная глина 10-20 Водная суспензия тон- комолотого корунда 4-10 Лигносульфонат техни- ческий 1-2 Бой карбидкремниевых изделий фарфорового производства с содержанием SiС 45-60% (отходы огнеупорного припаса) имеет следующий химический состав, мас. SiС 45-60; Аl₂О₃ 5-10; SiО₂ 20-30; Fе₂О₃ 0,5-2,7; СаО 0,4-2,2.

Корундовая пыль глиноземного производства представляет собой пылевидные корундовые отходы дисперсностью менее 5 мкм, что активизирует процессы спекания. Химический состав корундовой пыли следующий, мас. Аl₂О₃ 85-90; остальное примеси (SiО₂, МgО, ТiО₂, СаО, Fе₂О₃, R₂О).

Огнеупорная глина имеет следующий химический состав, мас. SiО₂ 45-50; Аl₂О₃ 25-32; Fе₂О₃ 1-3.

Высокоглиноземистый цемент имеет следующий химический состав, мас. Аl₂О₃ не менее 70; СаО не менее 17; SiО₂+Fе₂О₃ не более 2,0.

Водная суспензия тонкомолотого корунда имеет плотность 1,8-2,2 г/см³. Химический состав, следующий, мас. Аl₂О₃ не менее 98; Fе₂О₃ 0,08; СаО 0,1-0,12; МgО 0,10-0,13; SiО₂ 0,1-0,2.

Наличие в составе массы водной суспензии тонкомолотого корунда, корундовой пыли глиноземного производства и тонкомолотой глины позволяет обеспечить накат этих компонентов, т.е. тонкой фракции (менее 10 мк) корундового состава на зерна карбида кремния.

При нагревании бетона предлагаемого состава уже с 900^оС начинается окисление зерен карбида кремния до SiО₂.

Тонкодисперсный корунд, накатанный на зерна карбида кремния, обладает повышенной реакционной способностью, поэтому уже при 1000^оС происходит взаимодействие корунда с SiО₂, при этом образуются игольчатые кристаллы муллита 3Аl₂О₃˙2SiО₂ (т. пл. 1910^оС). Муллитообразованию способствует жидкая фаза, образуемая легкоплавкими примесями (Fе₂О₃, Nа₂О, К₂О, СаО, SiО₂), вносимыми в бетон боем карбидкремниевых изделий, глиной и высокоглиноземистым цементом. При этом образуется кристаллическая каркасная структура типа SiС-SiО-SiО₂-3Аl₂О₃˙2SiО₂, где зерна карбида кремния скреплены прочным муллитовым сростком, вследствие чего прочность бетона при 1000-1400^оС значительно увеличивается.

Наличие тонкодисперсной корундовой составляющей в массе способствует наиболее полному связыванию в муллит, предотвращая ее переход в жидкую фазу, так как увеличение содержания жидкой фазы выше 35% снижает прочность бетона при эксплуатации.

При содержании корундовой составляющей менее 9% (корундовая пыль 5% + водная суспензия тонкомолотого корунда 4%) в массу вводится недостаточное для образования каркасной структуры количество Аl₂О₃, в результате чего образуется малое количество муллита и не наблюдается существенное улучшение свойств бетонной массы, а именно прочности.

При содержании корундовой составляющей в массе более 20% (корундовая пыль 10% и водная суспензия тонкомолотого корунда 10%) образующееся количество муллита и жидкой фазы приводит к увеличению объема изделий из-за роста (образования муллита) и вспучивания (повышения содержания жидкой фазы).

При содержании высокоглиноземистого цемента менее 4% не проявляются его вяжущие свойства (низкая прочность сырца).

При содержании высокоглиноземистого цемента более 8% обеспечивается рост прочности при низких температурах, однако при 800-1000^оС происходит значительное снижение прочности изделий.

Содержание глины менее 10% приводит к тому, что рост объема изделий вследствие образования муллита не компенсируется усадкой тонкодисперсной составляющей (глины, цемента).

Содержание глины более 20% приводит к образованию повышенного содержания жидкой фазы, обусловленной присутствием легкоплавких примесей в глине и цементе, что снижает прочность изделий при эксплуатации.

Лигносульфонат технический добавляют в водную суспензию тонкомолотого корунда как поверхностно-активное вещество для увеличения его текучести и лучшего распределения по объему массы.

В целом предлагаемая совокупность компонентов позволяет избегать провала прочности при 800-1000^оС, характерного для всех бетонов, содержащих 10-20% цемента, в том числе и прототипа.

П р и м е р. Приготовление бетонной смеси производят в лопастной мешалке. Сначала смешивают компоненты в сухом виде, затем вводится вода до увлажнения смеси до 10% Отдельно готовится водная суспензия тонкомолотого корунда с добавкой лигносульфоната и вводится в увлажненную смесь компонентов. Изделия в виде блоков разнообразного фасона изготавливают методом вылиться в металлические формы. Сушку изделий проводят при 150^оС, обжиг при 1200^оС.

В табл. 1 приведены составы изделий.

В табл. 2 приведены свойства изделий.

Определение предела прочности при сжатии, термостойкости, огнеупорности, дополнительной линейной усадки проводят по стандартным методикам.

Формула изобретения

БЕТОННАЯ СМЕСЬ, включающая карбидкремнийсодержащие отходы фарфорового производства, глиноземистый цемент и корундовую пыль, отличающаяся тем, что она содержит в качестве карбидкремнийсодержащих отходов фарфорового производства бой карбидкремниевых изделий фарфорового производства с содержанием SiC 45 - 60%, цемент высокоглиноземистый, корундовую пыль глиноземного производства и дополнительно огнеупорную глину, водную суспензию тонкомолотого корунда и технический лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Бой карбидкремниевых изделий фарфорового производства с содержанием SiC 45 - 60% - Основа Высокоглиноземистый цемент - 4 - 8 Корундовая пыль глиноземного производства - 5 - 10 Огнеупорная глина - 10 - 20 Водная суспензия тонкомолотого корунда - 4 - 10
Технический лигносульфонат - 1 - 2

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2