Композиция для изготовления жаростойких композитов

Авторы патента:

C04B28/34 - содержащие низкотемпературные фосфатные связующие

C04B18/14 - от металлургических процессов (обработка расплавленного шлака C04B 5/00; для производства цемента C04B 7/14)

C04B18/02 - агломерированные материалы

C04B111/20 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

Владельцы патента RU 2616199:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего 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 композитов (бетонов) на основе химических связующих. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов Композиция для изготовления жаростойких композитов (бетонов), включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород со средней плотностью зерен 2-2,5 кг/м³, фракции 5-10 мм, Н₃РО₄, плотностью не менее 1,69 г/см³ и алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с размером частиц от 0,1 до 5 мкм, дополнительно содержит шлак от производства ферросилиция, размолотый до прохода через сито 0,14 мм и с содержанием оксидов, мас.%: SiO₂ - 49,4; Al₂O₃ - 6,8; Fe₂O₃ - 4,4; СаО - 24,5; MgO - 15,1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород со средней плотностью зерен 2-2,5 кг/м³ 33-40, Н₃РО₄10-15, алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов 24-30, шлак от производства ферросилиция 10-13. Использование техногенного сырья при получении жаростойкого бетона способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для строительных материалов. 3 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) 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, масс. %: 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. %: отработанный катализатор ИМ-2201 - 10-15; щебень - 33-40; песок - 10-13; Н₃РО₄ - 10-15; алюмохромистый отходы травления алюминиевых сплавов с содержанием, мас. %: SiO₂ - 7,2; Al₂O₃ - 68,3; Fe₂O₃ - 0,94; MgO - 0,7; Cr₂O₃- 10,2; СаО - 0,91; R₂O - 11,8 - 24-30 /пат. Российской Федерации №2528643, МПК С04В 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Репин М.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университете имени С.П. Королева. - №2013110158. Заявлено 06.03.2013; опубл. 20.09.2014. Бюл. 26 [2]. Недостатками указанного состава композиции являются относительно низкий предел прочности при сжатии и термостойкость.

Сущность изобретения - повышение качества жаростойкого композита.

Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкость жаростойких композитов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород со средней плотностью зерен 2-2,5 кг/м³, фракции 5-10 мм, Н₃РО₄ - плотностью не менее 1,69 г/см³ и алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с размером частиц от 0,1 до 5 мкм, дополнительно вводят шлак от производства ферросилиция, размолотого до прохода через сито 0,14 мм и с содержанием оксидов, мас. %: SiO₂ - 49,4; Al₂O₃ - 6,8; Fe₂O₃ - 4,4; CaO - 24,5; MgO - 15,1 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

отработанный катализатор ИМ-2201	10-15
щебень из карбонатных пород
со средней плотностью зерен 2-2,5 кг/м³	33-40
H₃PO₄	10-15
алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов	24-30
шлак от производства ферросилиция	10-13

Шлак от производства ферросилиция образуется при производстве ферросилиция на Актюбинском заводе ферросплавов филиала АО «ТНК Казхром».

Гранулометрический состав шлака представлен следующими фракциями, %: размером менее 5 мм - 12; 5-20 мм - 28; 20-40 мм - 60.

Минералогический состав шлака представлен следующими основными минералами: аморфной стеклофазой, кварцем (SiO₂), пироксеном - Ca(Mg,Fe)[Si₂O₆]; корундом (Al₂O₃); эпидотом Са(Al,Fe)₃O(OH)[SiO₄][Si₂O₇]; цоизитом (Ca₂Al₃O)(OH)[SiO₄][Si₂O₇]. Химический состав шлака представлен в таблице 1.

Алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов образуются в процессе обработки алюминиевых сплавов металлургических заводов. Из отработанных травильных растворов осаждается осадок, который концентрируется на дне ванны и постепенно кристаллизуется. Шлам этой группы отличается высоким содержанием Al₂O₃ и может при определенных условиях стать заменителем природного пирофиллита, бокситов и других алюмосодержащих компонентов при производстве жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих размер частиц алюмохромистых отходов травления алюминиевых сплавов от 0,1 до 5 мкм, химический состав представлен в таблице 1.

Для изготовления жаростойких композитов (бетонов) использовались щебень, ортофосфорная кислота (H₃PO₄) и отработанный катализатор ИМ-2201 согласно требований ГОСТов и ТУ (таблица 2).

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) в качестве связующей использовалась ортофосфорная кислота H₃PO₄ в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 261213002110. Массовая доля ортофосфорной кислоты (Н₃РО₄), не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см³.

В) в заявке, как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-2201 (отходы производства) - ТУ 38.103544-89. Химический состав катализатора представлен в таблице 1.

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 Al₂O₃ 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 конструкций из них включает в себя: измельчение шлака от производства ферросилиция до прохода через сито 0,14 мм, приготовление формовочной массы, формование изделий и термообработку.

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

Для композитов (бетонов) на ортофосфорной кислоте с компонентами, представленными в таблице 2 - 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 3 представлены физико-механические показатели жаростойкого композита (бетона).

Как видно из таблицы 3, жаростойкий композит (бетон) из предложенных составов имеет более высокие показатели по механической прочности и термостойкости, чем прототип.

Полученное техническое решение при использовании шлака от производства ферросилиция позволяет повысить показатели по механической прочности и термостойкости жаростойкого композита (бетона).

Использование техногенного сырья при получении жаростойкого композита (бетона) способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению сырьевой базы для строительных материалов.

Композиция для изготовления жаростойких композитов (бетонов), включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород со средней плотностью зерен 2-2,5 кг/м³, фракции 5-10 мм, Н₃РО₄, плотностью не менее 1,69 г/см³ и алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с размером частиц от 0,1 до 5 мкм, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит шлак от производства ферросилиция, размолотого до прохода через сито 0,14 мм и с содержанием оксидов, мас.%: SiO₂ - 49,4; Al₂O₃ - 6,8; Fe₂O₃ - 4,4; СаО - 24,5; MgO - 15,1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201	10-15
щебень из карбонатных пород
со средней плотностью зерен 2-2,5 кг/м³	33-40
Н₃РО₄	10-15
алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов	24-30
шлак от производства ферросилиция	10-13

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Технический результат заключается в повышении предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2594240

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2592927

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих в виде фосфатных связок. Техническим результатом изобретения являются повышения предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2592922

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2580866

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 // 2580536

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 // 2576537

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 // 2576067

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 // 2575783

Высокопрочный цемент на фосфатной основе, имеющий низкую щелочность // 2574636

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.

Жаростойкий бетон // 2615200

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для футеровки обжиговых вагонеток и при строительстве печей. Технический результат заключается в повышении прочности бетона.

Огнеупорная бетонная смесь // 2610015

Изобретение относится к производству бетонов, которые могут быть использованы при строительстве тепловых агрегатов. Огнеупорная бетонная смесь содержит, мас.

Состав смеси высокопрочного бетона // 2609784

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения высокопрочного бетона и может найти применение в промышленности строительных материалов. Состав сырьевой смеси для получения высокопрочного бетона, содержащий портландцемент, заполнитель, кремнеземсодержащий компонент, гиперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира и воду, в качестве заполнителя содержит смесь фракций кварцевого песка с размерами частиц от 0,1 до 0,4 мм и 0,4÷1,2 мм, в качестве кремнеземсодержащего компонента - микрокремнезем, состав дополнительно содержит диабазовую муку и дисперсно-армирующий компонент при следующем соотношении компонентов , мас.

Бетонная смесь // 2608102

Изобретение относится к составу смеси для жаростойких мелкозернистых бетонов и может найти применение в производстве строительных материалов в качестве облицовочного материала для покрытия стен в пожароопасных помещениях, покрытия внешних стен котельных установок, сушилок и других объектов с температурой нагрева до 800°С.

Масса для дорожного покрытия // 2605569

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, которые могут быть использованы в строительстве пешеходных дорог, площадок. Масса для дорожного покрытия, содержащая связующее, минеральный порошок, кварцевый песок, содержит порошок королька - отхода производства стекловолокна, а в качестве связующего - каменноугольный деготь при следующем соотношении компонентов, мас.

Цементирующие вяжущие, содержащие пуццолановые вещества // 2597240

Изобретение относится к цементирующей композиции, включающей: вяжущее, содержащее (а) 60-94%, по массе, по меньшей мере один пуццолановый материал; (b) по меньшей мере 0,5% по массе кальция сульфоалюмината (КСА); (с) 1,2-11% по массе, выраженного как SO3, по меньшей мере одного неорганического сульфата, выбираемого из группы сульфатов, состоящей из гемигидрата сульфата кальция, безводного сульфата кальция, дигидрата сульфата кальция, сульфата натрия и сульфата натрийкальция; и (d) совокупное содержание сульфатов по меньшей мере 3% по массе, выраженное как SO3, причем цементирующая композиция включает не больше чем 3% природного известняка, цементирующая композиция включает не больше чем 10% глиноземистого цемента, и причем содержание композиции вычисляют на сухой основе без заполнителя.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2594240

Способ получения портландцемента // 2577871

Изобретение относится к производству строительных материалов, конкретно к технологии приготовления исходной цементной сырьевой смеси с добавкой фторсодержащего минерализатора на основе мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, ее спеканию с последующим помолом клинкера и получением портландцемента.

Состав закладочной смеси // 2563902

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при ликвидации вертикальных горных выработок как на действующих, так и на ликвидируемых горных предприятиях.

Смесь для получения безожигового зольного гравия // 2526925

Изобретение относится к технологиям производства безобжигового зольного гравия на основе кислой золы. Смесь для получения безобжигового зольного гравия на основе кислой золы ТЭС включает, мас.%: негашеную известь 5-15, ангидрит 5-15, ускоритель твердения - сталерафинировочный шлак, размолотый до размера частиц менее 100 мкм 5-50, кислую золу ТЭС - остальное.

Нанокомпозитный строительный материал на основе древесной коры // 2591063

Изобретение относится к области получения композитных строительных материалов и может быть использовано в технологии изготовления древесно-минеральных плит, применяемых в качестве несущих, самонесущих стен и перегородок, конструкционных звуко- и теплоизоляционных плит и панелей.