ЖАРОСТОЙКАЯ КЛАДОЧНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2010 года по МПК C04B28/26 C04B111/28 

Настоящее изобретение относится к составу смеси для приготовления кладочного раствора, в частности жаростойкого, предназначенного для скрепления элементов кладки тепловых, печных агрегатов с температурой эксплуатации до 1100°С.

Известна сырьевая смесь для выполнения кладки металлургических агрегатов (RU №2051881, C04B 35/66, 1996.01.10), которая включает лом высокоглиноземистой футеровки 60-70 мас.%, огнеупорную глину 15-18 мас.%, триполифосфат натрия 0,5-1,0 мас.%, вода - остальное.

Недостатками такой сырьевой смеси являются большие сроки твердения при нормальных условиях и низкая прочность после обжига.

Известна также смесь для приготовления кладочного раствора (RU №2148052, C04B 38/10, C04B 28/02; 2000.04.27) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цемент 20-35 Гипсовое вяжущее 10-20 Песок 10-45 Поверхностно-активная добавка 0,03-0,3 Жидкое стекло или щелочь 0,05-0,15

Недостатком такой смеси является низкая прочность после обжига и огнеупорность.

Наиболее близкой к заявляемой является жаростойкая масса (RU №2312086, C04B 28/26, бюл. №34, 2007.12.10) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Жидкое стекло плотностью 1,4-1,5 г/см³ 23,0-28,0 Кембрийская глина 8,0-12,0 Гранулированный доменный шлак с M_кр=2,0-2,8 49,0-60,0 Тонкодисперсный нефелиновый шлам 3,0-8,0 Осадок очистных сооружений станций водоподготовки   с влажностью 80% 2,0-7,0

Недостатком такой смеси является низкая прочность и огнеупорность.

Настоящее изобретение направлено на повышение прочности кладочной смеси после обжига и увеличение огнеупорности.

Поставленная техническая задача достигается тем, что жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, отличается тем, что дополнительно содержит силикат-глыбу, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, воду и дигидрофосфат натрия, указанные твердые компоненты совместно подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Силикат-глыба 1,5-2,0 Гранулированный доменный шлак 38,0-42,0 Кембрийская глина 22,7-26,0 Стеклобой 1,7-1,9 Череп 1,8-2,0 Гранитные отсевы 4,8-5,0 Доломит 4,9-5,1 Дигидрофосфат натрия 0,08-1,0 Вода остальное

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемая смесь не известна и данное техническое решение обладает новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат.

Совместное присутствие молотого гранулированного доменного шлака, силикат-глыбы, а также кембрийской глины, стеклобоя, черепа, гранитных отсевов, доломита и дигидрофосфата натрия приводит к твердению жаростойкой кладочной смеси при нормальных условиях, а при обжиге образуются алюмосиликаты и фосфаты сложного состава, упрочняющие структуру.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемый состав жаростойкой кладочной смеси явным образом не следует из уровня техники, и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достичь указанного технического результата, т.е. изобретение соответствует критерию охраноспособности - "изобретательский уровень".

Пример конкретного выполнения

Изготовление жаростойкой кладочной смеси

В качестве связующего выбрана силикат-глыба (ГОСТ 13079-81, силикатный модуль 2,7-3,0).

В качестве заполнителя используется техногенный продукт металлургической промышленности - гранулированный доменный шлак. При быстром охлаждении (грануляции) в шлаке присутствует стекло, содержание которого достигает 80% по массе и более. В кристаллической составляющей присутствует геленит, монтичеллит, шпинель и другие силикаты, алюминаты и алюмосиликаты Ca и Mg. Так, например, череповецкий гранулированный доменный шлак обладает аморфной структурой, содержит 2CaOSiO₂ и небольшое количество соединений железа и марганца. Химический состав череповецкого шлака представлен в табл.1.

Таблица 1 Химический состав череповецкого шлака, мас.% SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MnO MgO 41,92 6,6 0,33 44,8 0,9 2,38

Кембрийская глина - легкоплавкая, полукислая, низкодисперсная, с низким содержанием крупнозернистых включений, насыпная плотность 1450 кг/м³, интервал спекания 50-100°C. Данные химического анализа глины представлены в таблице 2.

Таблица 2 Химический состав кембрийской глины, масс.% SiO₂ TiO₂+Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO K₂O SO₃ п.п.п. 62,83 17,29 6,64 1,24 2,73 4,5 0,54 4,26

Гранитные отсевы представлены в основном на 40-60% полевыми шпатами (ортоклазом), а также слюдой и роговой обманкой на 5-20% и кварцем 20-40%. Санидин и адуляр - общее название ортоклаз - моноклинные кристаллические модификации калиевого полевого шпата (K₂O·Al₂O₃·6SiO₂). В качестве слюд может быть мусковит, флагопит, биотит.

Доломит - CaMg(CO₃)₂ - минерал группы карбонатов, по химическому составу двойной карбонат кальция и магния - CaCO₃·MgCO₃, содержит примеси глины, известняка. При температуре 600-700°C происходит диссоциация MgCO₃, при 830-900°C происходит диссоциация CaCO₃.

Череп представляет собой бой обожженных керамических изделий и состоит в основном из силикатов кальция и магния и кварца.

Стеклобой представляет собой сплав смеси различных силикатов (Na₂O·CaO·6SiO₂).

1. Дозируют и подвергают помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,08 не более 1% кембрийскую глину, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, силикат-глыбу и гранулированный доменный шлак.

2. Дозируют воду.

3. Сухие компоненты жаростойкой кладочной смеси затворяют водой, перемешивая компоненты в течение 3-5 минут.

4. При необходимости жаростойкая кладочная смесь используется для изготовления изделий требуемой формы и образцов для проведения физико-механических испытаний методом литья.

5. Твердение кладочной смеси осуществляется в течение суток в нормальных условиях.

6. Затвердевшие образцы вынимают из форм и сушат при температуре 100-110°C.

7. Высушенные образцы готовы к эксплуатации. После обжига при плюс 1100°C образцы кладочной смеси испытывались на прочность.

Состав и свойства кладочной смеси представлены в таблице 3.

Анализ данных таблицы 3 показывает, что предлагаемый состав обеспечивает получение кладочной смеси, у которой марка по прочности составляет M200 и, следовательно, расширяется диапазон применения. При получении кладочной смеси заявляемого состава используются побочные продукты металлургического производства и керамической промышленности, что благоприятно сказывается на экологической обстановке, а также снижает себестоимость продукции.

Жаростойкая кладочная смесь, характеризуемая физико-механическими характеристиками, указанными в таблице 3, может быть использована для кладки печей и тепловых агрегатов с температурой применения до плюс 1100°C.

Анализируя данные таблицы 3, можно сделать вывод, что жаростойкая кладочная смесь характеризуется увеличением прочности в два раза, что увеличивает срок службы смеси и достигается попутный эффект утилизации отходов.

Изобретение относится к составу смеси для приготовления кладочного раствора, в частности жаростойкого, предназначенного для скрепления элементов кладки тепловых, печных агрегатов с температурой эксплуатации до 1100°С. Технический результат - повышение прочности после обжига и увеличение огнеупорности. Жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, дополнительно содержит силикат-глыбу, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, воду и дигидрофосфат натрия, указанные твердые компоненты подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: силикат-глыба 1,5-2,0, гранулированный доменный шлак 38,0-42,0, кембрийская глина 22,7-26,0, стеклобой 1,7-1,9, череп 1,8-2,0, гранитные отсевы 4,8-5,0, доломит 4,9-5,1, дигидрофосфат натрия 0,08-1,0, вода - остальное. 3 табл.

Жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, отличающаяся тем, что дополнительно содержит силикат-глыбу, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, воду и дигидрофосфат натрия, указанные твердые компоненты совместно подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Силикат-глыба 1,5-2,0 Гранулированный доменный шлак 38,0-42,0 Кембрийская глина 22,7-26,0 Стеклобой 1,7-1,9 Череп 1,8-2,0 Гранитные отсевы 4,8-5,0 Доломит 4,9-5,1 Дигидрофосфат натрия 0,08-1,0 Вода Остальное