Жаростойкое вяжущее

Авторы патента:

Абызов Александр Николаевич (RU)

Рытвин Виктор Михайлович (RU)

Перепелицын Владимир Алексеевич (RU)

Гильварг Сергей Игоревич (RU)

Игнатенко Владимир Геннадьевич (RU)

C04B7/32 - глиноземистые цементы

Владельцы патента RU 2383505:

ООО "Ключевская обогатительная фабрика" (RU)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления жаростойких бетонов и изделий на их основе, изготовления монолитных элементов футеровок тепловых агрегатов, для приготовления торкрет-масс, огнеупорных растворов и сухих смесей с температурой применения 1400-1700°С. Жаростойкое вяжущее содержит, мас.%: двуалюминат кальция СаО·2Al₂O₃ - 34-54, однокальциевый алюминат СаО·Al₂O₃ - 14-20, двенадцатикальциевый семиалюминат 12СаО·7Al₂O₃ - 4-6, магнезиально-глиноземистую хромсодержащую шпинель MgO·(Al, Cr)₂O₃ - 15-32, хромистый корунд (Al, Cr)₂O₃ - 8-13. Технический результат - повышение огнеупорности, температуры деформации под нагрузкой, увеличение остаточной прочности и снижение усадки после нагревания, способность набора марочной прочности при твердении в нормальных условиях и при пропарке, а также удешевление вяжущего, расширение сырьевой базы за счет использования отходов промышленности. 2 табл.

Предложение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления жаростойких бетонов и изготовления изделий на их основе, изготовления монолитных элементов футеровок тепловых агрегатов, для приготовления торкрет-масс, огнеупорных растворов и сухих смесей для приготовления жаростойких бетонов и растворов с температурой применения 1400…1700°С.

Известно вяжущее для жаростойких бетонов, состоящее из низкоосновных алюминатов кальция и магнезиально-глиноземистой шпинели (См., например, Кузнецова Т.В. и др. Разработка состава алюминатно-магнезиального цемента. Новые огнеупоры. - 2004. - №12. - С.75-76. [1]). Повышенное содержание в вяжущих шпинели придает им высокую огнеупорность, стойкость в агрессивных средах, они отличаются малой водопотребностью и усадкой при нагревании.

К недостаткам данного вяжущего следует отнести низкую скорость нарастания прочности в начальные сроки твердения, что ограничивает их области применения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является огнеупорный цемент (А.с. №1086697, Бюл. №31, 1991. [2]), включающий следующие компоненты, мас.%:

Трехкальциевый алюминат	15-20
Пятикальциевый трехалюминат	15-25
Магнезиально-глиноземистая
шпинель	55…70

Данное вяжущее содержит высокоосновные алюминаты кальция, что позволяет в 2-7 раз уменьшить сроки схватывания и ускорить нарастание прочности бетонов первые сутки их твердения.

Недостатками данного вяжущего является следующее.

1. Входящие в его состав в качестве вяжущего высокоосновные алюминаты кальция требуют для их затворения повышенное количество воды, что приводит к повышенной усадке при их нагревании.

2. Вяжущие данного состава характеризуются значительным сбросам прочности при их нагревании до 800°С из-за появления свободной окиси кальция при перекристаллизации продуктов гидратации.

3. Высокоосновные минералы, входящие в состав вяжущего, имеют сравнительно невысокую огнеупорность и температуру деформации под нагрузкой. Температура применения бетонов на данном вяжущем не превышает 1300-1400°С.

Целью настоящего изобретения является повышение исходной прочности и остаточной прочности после нагревания, снижение усадки при нагревании, повышение огнеупорности и температуры деформации под нагрузкой, повышение температуры применения бетонов на данном вяжущем.

Поставленная цель достигается тем, что вяжущее в качестве алюминатов кальция содержит двуалюминат кальция CaO·2Al₂O₃, однокальциевый алюминат СаО·Al₂O₃, двенадцатикальциевый семиалюминат 12СаО·7Al₂O₃,магнезиально-глиноземистую хромсодержащую шпинель MgO·(Al,Cr)₂O₃ и хромистый корунд (Al,Cr)₂О₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Двуалюминат кальция	34-54
Однокальциевый алюминат	14-20
Двенадцатикальциевый семиалюминат	4-6
Магнезиально-глиноземистая
хромсодержащая шпинель	15-32
Хромистый корунд	8-13

Температура плавления СаО·2Al₂O₃ - 1770°С, а шпинели и хромистого корунда выше 2000°С.

За счет нового соотношения исходных компонентов и их качества получено жаростойкое вяжущее со следующими свойствами:

Нормальная густота 25-27%

Сроки схватывания, ч-мин: начало от 40 до 45 мин, конец от 1 ч 45 мин до 2 ч 10 мин

Прочность при сжатии, МПа, после твердения:
1 сут	27,5-29,2
3 сут	49,0-55,0
сушки при 110°С	56,0-60,0
Остаточная прочность после нагревания
до 800°С, %	65,0-72,0
Усадка после нагревания до 1000°С, %	0,6-0,9
Огнеупорность, °С	1650-1750
Температура разрушения, под нагрузкой, °С	1650-1700

Полученное жаростойкое вяжущее по основным показателям превосходит вяжущее, полученное по а.с. №1086697 (табл.2).

Приготовление жаростойкого вяжущего осуществляется путем помола исходных компонентов до удельной поверхности 2500-4000 см²/г. Шпинели и алюминаты кальция приготовляются путем дозировки исходных оксидов и последующим плавлением в электропечах.

Перспективными сырьевыми материалами для получения жаростойкого вяжущего являются отвальные шлаки и шлаки текущего выхода алюминотермического производства металлов и сплавов Ключевского завода ферросплавов. Для организации производства жаростойкого вяжущего не требуется специального оборудования и дефицитных сырьевых материалов.

На разработанном вяжущем, шамотных и высокоглиноземистых заполнителях получен жаростойкий бетон с температурой применения 1400…1700°С. Для ускорения набора марочной прочности бетоны на предлагаемом жаростойком вяжущем можно подвергать пропариванию.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Кузнецова Т.В. и др. Разработка состава алюминатно-магнезиального цемента. Новые огнеупоры. - 2004 - №12. - С.75-76.

2. А.с. №1086697, С04В 7/32. Бюл. №31, 1991.

Таблица 1
Состав жаростойкого вяжущего
Состав	Содержание, в % по массе
СаО·2Al₂O₃	СаО·Al₂O₃	3СаО·Al₂O₃	12СаО·7Al₂O₃ (5СаО·3Al₂O₃)	MgO·(Al,Cr)₂O₃	(Al,Cr)₂O₃	MgO·Al₂O₃
1	54	14		4	15	13
2	34	20		6	32	8
3	44	17		5	23,5	10,5
4^х)	-	-	15	15	-	-	70
5^х)	-	-	20	25	-	-	55
6^х)	-	-	17,5	20	-	-	62,5
^х) - прототип [2]

Жаростойкое вяжущее, включающее смесь алюминатов кальция и шпинель, отличающееся тем, что в качестве алюминатов кальция оно содержит двуалюминат кальция - СаО·2Al₂O₃, однокальциевый алюминат - СаО·Al₂O₃, двенадцатикальциевый семиалюминат - 12СаО·7Al₂O₃, в качестве шпинели - магнезиально-глиноземистую хромсодержащую шпинель - MgO·(Al, Cr)₂O₃ и дополнительно хромистый корунд - (Al, Cr)₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

СаО·2Al₂O₃	34-54
СаО·Al₂O₃	14-20
12СаО·7Al₂O₃	4-6
MgO·(Al, Cr)₂О₃	15-32
(Al, Cr)₂O₃	8-13

Изобретение относится к технологии получения специальных вяжущих материалов, а именно к производству расширяющихся и безусадочных цементов. .

Способ переработки алюмосодержащих шлаков // 2362819

Изобретение относится к способам переработки шлаков плавки алюминия и его сплавов, а также к технологиям производства строительных материалов и неорганических веществ, в частности к технологии получения основных хлоридов алюминия.

Сульфоалюминатный клинкер с высоким содержанием белита, способ его производства и его применение для получения гидравлических вяжущих // 2360874

Способ получения глиноземистого цемента // 2353596

Изобретение относится к технологии производства глиноземистых вяжущих, используемых в составе огнеупорных изделий, а также строительных композиций сульфатостойких и расширяющихся цементов.

Способ обработки глиноземистого цемента // 2336239

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к получению строительного раствора из глиноземистого цемента, исходным сырьем которого является высокоглиноземистый шлак, выплавляемый из боксита в доменных печах.

Сырьевая смесь для получения глиноземистого цемента // 2331599

Изобретение относится к сырьевой смеси для получения глиноземистого цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Способ получения высокоглиноземистого цемента // 2325363

Изобретение относится к способу получения высокоглиноземистого цемента, в частности к их производству при комплексной переработке алюминийсодержащего сырья. .

Вяжущее // 2325362

Изобретение относится к составу вяжущего и может найти применение при изготовлении бетонов и растворов, используемых при сооружении тепловых агрегатов. .

Цемент // 2320596

Изобретение относится к составу цемента и может быть использовано в производстве жаростойкого бетона, при кладке печей. .

Сырьевая смесь // 2318761

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для производства глиноземистого цемента. .

Способ получения глиноземистого цемента и марганцево-алюминиевой лигатуры (варианты) // 2432332

Изобретение относится к области производства глиноземистого цемента

Способ переработки шламов глиноземного производства // 2441927

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отходов глиноземного производства - красных шламов, и может быть использовано при производстве ферросплавов

Шихта для получения глиноземистого цемента // 2473478

Изобретение относится к области производства глиноземистого цемента

Марганецсодержащий клинкер глиноземистого цемента // 2473479

Изобретение относится к области производства глиноземистого цемента

Гидравлическое вяжущее на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера // 2513572

Настоящее изобретение относится к составу вяжущего на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении бетона и строительных элементов из бетона. Состав, содержит по меньшей мере в мас.% по отношению к общей массе состава: от 1 до 99% портландцементного клинкера или портландцемента и от 99 до 1% белит-кальций-сульфоглиноземисто-ферритового клинкера (BCSAF), содержащего по меньшей мере в мас.% по отношению к общей массе клинкера BCSAF: от 5 до 30% фазы кальциевого алюминоферрита состава, соответствующего общей формуле C2AxF(1-x), с х, находящимся в интервале от 0,2 до 0,8, от 10 до 35% фазы сульфоалюмината кальция «иелимит» от 40 до 75% белита (C2S), от 0,01 до 10% одной или нескольких второстепенных фаз, выбранных из сульфатов кальция, сульфатов щелочных металлов, перовскита, геленита, свободной извести и периклаза и/или стеклообразной фазы, и общее процентное содержание этих фаз которого больше или равно 97%. Изобретение также относится к бетонам и строительным элементам из него, полученным с использованием указанного состава. Технический результат - сохранение или повышение прочности, в том числе в ранние сроки твердения. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 табл.

Добавка для гидравлического вяжущего материала на основе клинкера из белита и сульфоалюмината-феррита кальция // 2547866

Настоящее изобретение относится к добавке для гидравлического вяжущего, к составу цемента, бетона и раствора, способу получения бетона и раствора и к применению добавки поликарбоновой кислоты или её солей. Композиция содержит в масс. % относительно общей массы композиции по меньшей мере от 0,01 до 3% поликарбоновой кислоты или ее солей, причем указанная поликарбоновая кислота включает от 2 до 4 карбоксильных групп на молекулу; и от 97 до 99,99% клинкера из Белита и Сульфоалюмината-Феррита Кальция (BCSAF-клинкера), включающего, с выражением в масс.% относительно общей массы BCSAF-клинкера, по меньшей мере от 5 до 30% фазы алюмоферрита кальция с составом, соответствующим общей формуле C2AxF(1-X), в которой X варьирует от 0,2 до 0,8; от 10 до 35% фазы сульфоалюмината кальция «ye′elimite» («иелимита») (C4A3S), от 40 до 75% белита (C2S), от 0,01 до 10% одной или более второстепенных фаз, выбранных из сульфатов кальция, сульфатов щелочных металлов, перовскита, геленита, свободной извести и периклаза, и/или стеклообразной фазы, и для которой общее количество этих фаз в процентах является большим или равным 97%. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение механической прочности в 28-суточном возрасте. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 табл.

Размерностабильные геополимерные композиции и способ // 2622263

Изобретение относится к способу изготовления геополимерных цементирующих вяжущих композиций для бетона, элементов сборных конструкций и панелей, строительных растворов, материалов для ремонтных работ. Геополимерные цементирующие композиции согласно вариантам реализации изобретения получают путем смешивания термоактивируемого алюмосиликатного минерала, кальцийалюминатного цемента, сульфата кальция и химического активатора с водой. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение физико-механических свойств композиций. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 24 ил.,73 табл., 31 пр.