ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТОЕ ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2006 года по МПК C04B7/32 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству жаростойкого вяжущего, и может быть использовано для приготовления жаростойких бетонов и изделий на их основе, изготовления монолитных элементов футеровок тепловых агрегатов, а также для приготовления огнеупорных растворов, клеев и других смесей.

Известно жаростойкое вяжущее: глиноземистый цемент по ГОСТ 969-91. Глиноземистый цемент широко применяется в тяжелых и легких жаростойких бетонах на различных заполнителях с температурой применения 1100-1400°С (См., например, СниП 2.03.04-84. "Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур", табл.9, составы: 19-21; 33-37).

К достоинству глиноземистого цемента относится то, что бетоны на его основе быстро набирают марочную прочность (в течение трех суток) в естественных условиях без применения пропарки. Недостатками жаростойких бетонов на глиноземистом цементе являются следующие:

1. Значительный сброс прочности при первом нагреве в интервале температур 100-1100°С.

2. Относительно низкая огнеупорность затвердевшего цемента и низкая температура деформации под нагрузкой при высоких температурах не позволяют получать бетоны с температурой службы выше 1400°С даже на таких высокоогнеупорных заполнителях, как муллитокорундовые.

Известно жаростойкое вяжущее (А.с. СССР №365336, кл. С 04 В 7/14, 1973), включающее глиноземистый цемент и тонкомолотую добавку отработанного синтетического шлака электросталеплавильного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глиноземистый цемент95-40Отработанный синтетический шлак электросталеплавильного производства5-60.

Данное вяжущее позволяет получать бетоны, имеющие меньший сброс прочности при первом нагревании в интервале температур 600-1000°С. Однако температура службы жаростойких бетонов на данном вяжущем не превышает 1300°С из-за невысокой температуры деформации под нагрузкой.

Наиболее близким техническим решением является вяжущее (А.с. СССР №482411, кл. С 04 В 7/32, 1975), включающее глиноземистый цемент и гидрат окиси алюминия.

Недостатком вяжущего является применение в качестве добавки дорогостоящего гидрата окиси алюминия, а также низкая прочность при высоких температурах.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является удешевление вяжущего, расширение сырьевой базы за счет использования отходов промышленности. При этом сохраняются высокие технические характеристики:

- высокая активность при наборе марочной прочности в течение трех суток;

- способность набора марочной прочности, как при нормальных условиях, так и при пропарке;

- низкий сброс прочности при нагревании до 1100°С;

- высокая огнеупорность.

Поставленная задача решается за счет высокоглиноземистого вяжущего, включающего глиноземистый цемент и тонкомолотую добавку на основе оксида алюминия. В качестве тонкомолотой добавки оно содержит кислородсодержащее соединение алюминия общей формулы Al₂О₃·nH₂О, где n=0,03-2,0, полученное быстрой частичной дегидратацией гидроксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глиноземистый цемент55-90Al₂O₃·nH₂О, где n=0,03-2,010-45.

В качестве кислородсодержащего соединения алюминия общей формулы Al₂O₃·nH₂О, где n=0,03-2,0, высокоглиноземистое вяжущее предпочтительно содержит отход производства носителя катализатора дегидрирования углеводородов.

Для приготовления высокоглиноземистого вяжущего используется химически активный гидроксид алюминия формулы Al₂O₃·nH₂О, где n=0,03-2,0, получение которого описано в патенте РФ №2064435 (кл. C 01 F 7/44, 1996) и в патенте РФ №2148017 (кл. C 01 F 7/44, 2000), а использование его для получения катализаторов дегидрирования описано в патенте РФ №2148430 (кл. B 01 J 23/26, 2000).

Химически активный гидр оксид алюминия получают путем быстрого нагрева гидрата окиси алюминия в потоке горячего газа с температурой 500-1200°С и быстрым охлаждением до температуры ниже 60°С. Этот продукт определенной фракции используется как носитель для приготовления катализаторов дегидрирования (см. патент РФ №2148430, кл. B 01 J 23/26, 2000).

В качестве кислородсодержащего соединения алюминия в предлагаемом решении используется соединение общей формулы Al₂O₃·nH₂О, где n=0,03-2,0, которое значительно дешевле, чем переосажденный гидроксид алюминия, кроме этого, отходы производства носителя катализатора дегидрирования имеют значительный объем, и имеется проблема их использования.

В предлагаемом изобретении найдено решение проблемы утилизации отходов и при этом решена поставленная задача изобретения.

Высокоглиноземистое вяжущее включает в себя глиноземистый цемент по ГОСТ 969-91 и тонкомолотую добавку - Al₂O₃·nH₂О, где n=0,03-2,0, количество которых находится в соотношении, мас.%: глиноземистый цемент - 55-90, Al₂O₃·nH₂О, где n=0,03-2,0 - 10-45. А тонкомолотая добавка имеет удельную поверхность более 2500 см²/г. Требуемое количество добавки вводится в глиноземистый цемент, и смесь домалывается до удельной поверхности 3500-4000 см²/г. Время домола смеси составляет 30-60 мин.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:

- удешевление вяжущего;

- расширение сырьевой базы за счет использования отходов промышленности;

- повышение огнеупорности, температуры деформации под нагрузкой;

- сохранение высокой активности набора марочной прочности в течение трех суток;

- способность набора марочной прочности как в нормальных условиях, так и при пропарке.

Вяжущее готовят следующим образом.

Количество глиноземистого цемента и соединения алюминия общей формулы Al₂O₃·nH₂О, где n=0,03-2,0 зависит от химсостава и марки глиноземистого цемента, требуемых показателей прочности, огнеупорности и температуры деформации под нагрузкой вяжущего и находится в следующем соотношении: глиноземистый цемент 55-90%; Al₂O₂·nH₂О, где n=0,03-2,0 - 10-45%. Требуемое количество добавки вводится в глиноземистый цемент и смесь домалывается до удельной поверхности 3500-4000 см²/г. Время домола смеси составляет 30-60 мин. Возможен вариант предварительного домола добавки с последующим введением в глиноземистый цемент.

При оптимальном соотношении ингредиентов получается вяжущее со следующими свойствами:

Марка по прочности при сжатии в возрасте 3 суток25-40 МПаОстаточная прочность после нагревания до 1000°С60-80%Огнеупорность1500-1680°С.

В таблице 1 показана зависимость свойств вяжущего от состава.

На предлагаемом вяжущем подобраны составы жаростойких бетонов на шамотных заполнителях с температурой применения 1400-1500°С, на корундовых заполнителях - 1550-1680°С.

Таблица 1№ п/пСостав вяжущего, мас.%Удельная поверхность, см²/гПредел прочности при сжатии (МПа) в возрасте, суткиОстаточная прочность после нагрева доОгнеупорность, °С Al₂O₃·nH₂О, где n=0,03-2,0Глиноземистый цементAl₂O₃·nH₂О, где n=0,03-2,0Вяжущее137281000°С, МПа 1.10 отход902500350030,437,241,161,249,215002.15852700360029,836,740,558,448,615803.20 отход802500350028,135,238,054,347,416104.30702600350026,331,536,852,445,216605.40 отход602500400025,630,835,450,14416906.45552500350021,22527,145,241,618007. (Прототип)30 (гидрат окиси алюминия)70     49,9351620В примерах 1, 2, 3 n-0,03В примерах 4, 5, 6 n-2,0

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству жаростойкого вяжущего, и может быть использовано для приготовления жаростойких бетонов и изделий на их основе, изготовления монолитных элементов футеровок тепловых агрегатов, а также для приготовления огнеупорных растворов, клеев и других смесей. Высокоглиноземистое вяжущее, включающее глиноземистый цемент и тонкомолотую добавку на основе оксида алюминия, в качестве тонкомолотой добавки содержит кислородсодержащее соединение алюминия общей формулы Al₂O₃·nH₂O, где n=0,03-2,0, полученное быстрой частичной дегидратацией гидроксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глиноземистый цемент 55-90, указанное кислородсодержащее соединение алюминия 10-45. Технический результат - повышение огнеупорности, температуры деформации под нагрузкой, сохранение высокой активности набора марочной прочности в течение трех суток, способность набора марочной прочности как в нормальных условиях, так и при пропарке, а также удешевление вяжущего, расширение сырьевой базы при использовании отходов промышленности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Высокоглиноземистое вяжущее, включающее глиноземистый цемент и тонкомолотую добавку на основе оксида алюминия, отличающееся тем, что в качестве тонкомолотой добавки оно содержит кислородсодержащее соединение алюминия общей формулы AL₂O₃·nH₂O, где n=0,03-2,0, полученное быстрой частичной дегидратацией гидроксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глиноземистый цемент55-90AL₂O₃·nH₂O, где n=0,03-2,010-45

Al₂О₃·nH₂О, где n=0,03-2,0, содержит отход производства носителя катализатора дегидрирования углеводородов.