КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ Российский патент 2014 года по МПК C04B28/34 

Описание патента на изобретение RU2528643C1

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. К химически связующим, применяемым в жаростойких бетонах, относятся жидкое стекло, силикат-глыбу (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, мас.%: жидкое стекло - 45-65; хлорид натрия - 5-15; отход горно-обогатительной фабрики при обогащения угля - 15-20; межсланцевая глина, образующаяся при добыче горючих сланцев - 15-20 /пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 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. 31.05.20910; 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.%: глиноземсодержащий шлам - 10,5-10,53 (220 кг/м3); отработанный катализатор ИМ-2201 - 10,5-10,53 (220 кг/м3); щебень - 35,88-35,89 (750 кг/м3); песок - 30,62-30,63 (640 кг/м3); H3PO4 - 12,44-12,45 (260 кг/м3) /Хлыстов А.И. Повышение эффективности жаростойких композитов за счет применения химических связующих / А.И. Хлыстов, С.В. Соколова, А.В. Власов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2012. - №9. - С.38-42/[2].

Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкий предел прочности при сжатии после твердения и нагревания до температуры 1200°C и низкая термостойкость.

Сущность изобретения - повышение качества жаростойкого композита.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H3PO4, дополнительно вводят алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с содержанием, мас.%: SiO2 - 7,2; Al2O3 - 68,3; Fe2O3 - 1,4; MgO - 0,7; Cr2O3 - 10,2; R2O - 11,8 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201 10-15 щебень 33-40 песок 10-13 H3PO4 10-15

алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов

с содержанием, мас.%: SiO2 - 7,2; Al2O3 - 68,3; Fe2O3 - 1,4;

MgO - 0,7; Cr2O3 - 10,2; R2O - 11,8 24-30.

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.

Химический оксидный состав алюмохромистых отходов травления алюминиевых сплавов представлен в таблице 1, а поэлементный - в таблице 2.

Таблица 1 Химические составы алюмосодержащих отходов производств Компонент Содержание оксидов, мас. % SiO2 Al2O3 Fe2O CaO MgO Cr2O3 R2O П.П.П. 1. Алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов 7,2 68,3 1,4 - 0,7 10,2 11,8 - 2. Отработанный катализатор ИМ-2201 7,90 74,5 0,15 - 0,10 14,8 1,57 -

Таблица 2 Поэлементный химический состав компонентов Компонент Концентрация, мас. % O Al Mg Na Ca Fe Si Cr Алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов 64,64 24,55 0,3 4,2 - 0,17 2,48 3,66 Катализатор ИМ-2201 60,74 26,58 - 2,81 - - 2,82 8,1

Для изготовления жаростойких композитов использовались: щебень и песок, которые применяются в бетонах и жаростойких композитах, согласно требованиям ГОСТов.

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) песок, отвечающий требованиям ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия». Песок речной, добываемый в Самарской области, имел следующие показатели: средняя плотность в сухом состоянии - 1,5 кг/м3; содержание илистых, пылевидных и глинистых частиц не более - 0,7% по массе; истинная плотность песка речного - 2,65 г/см3; наличие суглинка, комков глины и прочих засоряющих примесей не более - 0,05%; модуль крупности - 1,68. Обычно в составах жаростойких бетонов содержание щебня и песка доходит до 60% и более. В предлагаемых составах максимальное содержание данных природных инертных материалов составляет не более 50% и до 39% - отходы производств (таблица 3).

Таблица 3 Составы для получения жаростойких композитов (бетонов) Компоненты Содержание компонентов, мас.% 1 2 3 Отработанный катализатор ИМ-2201 согласно ТУ 38.103544-89, насыпная плотность 1,0-1,5 г/см3; 10 12 15 Щебень ГОСТ 8267-93. М800, плотность 2,2 кг/м3 40 38 33 Песок ГОСТ 8736-93, модуль крупности - 1,68 средняя плотность - 1,5 кг/м3 10 11 13 Ортофосфорная кислота H3PO4 в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4) не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см3 10 12 15 Алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов 30 27 24

Для изготовления жаростойких композитов использовались в качестве связующей ортофосфорная кислота H3PO4 в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4), не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см3.

В заявке, как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-21 (отходы производства) - ТУ 38.103544-89. Химические составы катализатора: оксидный и поэлементный, представлены в таблицах 1 и 2.

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 приготовление формовочной массы, формование изделий и термообработку.

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

Для композитов (бетонов) на ортофосфорной кислоте с компонентами, представленными в таблице 3, - нагревание до 500°C с подъемом температуры до 200°C со скоростью 60°C/час и до 500°C - 150°C/час, выдерживание в течение 4 часов, охлаждение вместе с печью.

В таблице 4 представлены физико-механические показатели жаростойкого композита (бетона).

Таблица 4 Физико-механические показатели жаростойкого композита (бетона), после твердения и нагревания до температуры 1200°C Показатели Составы Прототип 1 2 3 Термостойкость, °C 38 43 48 29 Механическая прочность на сжатие, МПа 54,3 57,1 59,87 46 Огнеупорность, °C 1630 1650 1680 - Температура под нагрузкой 0,2 МПа, °C. 1520 1540 1580 -

Как видно из таблицы 4, жаростойкий композит (бетон) из предложенных составов имеет более высокие показатели по механической прочности и термостойкости, чем прототип.

Полученное техническое решение при использовании алюмохромистых отходов травления алюминиевых сплавов позволяет значительно 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, расширению сырьевой базы для строительных материалов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 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. 31.05.20910; опубл. 20.01.2012. Бюл. №2.

2. Хлыстов А.И. Повышение эффективности жаростойких композитов за счет применения химических связующих / А.И. Хлыстов, С.В. Соколова, А.В. Власов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2012. - №9. - С.38-42.

Похожие патенты RU2528643C1

название год авторы номер документа
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ 2015
  • Абдрахимов Владимир Закирович
  • Кайракбаев Аят Крымович
  • Хасаев Габибулла Рабаданович
RU2594240C1
Композиция для изготовления жаростойких композитов 2016
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
RU2616199C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ 2015
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
  • Кайракбаев Аят Крымович
RU2602542C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ 2016
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2626488C1
Композиция для изготовления жаростойких композитов 2016
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
RU2623387C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2568443C2
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2567911C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
RU2575783C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2553115C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ 2013
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Рощупкина Ирина Юрьевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
  • Колпаков Александр Викторович
RU2526090C1

Реферат патента 2014 года КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких композитов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, Н3РO4 10-15, алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с содержанием, мас.%: SiO2 - 7,2, Al2O3 - 68,3, Fe2O3 - 1,4, MgO - 0,7, Cr2O3 - 10,2, R2O - 11,8 24-30. Технический результат - повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов. 4 табл.

Формула изобретения RU 2 528 643 C1

Композиция для изготовления жаростойких композитов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и H3PO4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с содержанием, мас.%: SiO2 - 7,2; Al2O3 - 68,3; Fe2O3 - 1,4; MgO - 0,7; Cr2O3 - 10,2; R2O - 11,8 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
отработанный катализатор ИМ-2201 10-15 щебень 33-40 песок 10-13 H3PO4 10-15


алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов
с содержанием, мас.%: SiO2 - 7,2; Al2O3 - 68,3; Fe2O3 - 1,4;
MgO - 0,7; Cr2O3 - 10,2; R2O - 11,8 24-30

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2528643C1

ХЛЫСТОВ А.И
и др., Повышение эффективности жаростойких композитов за счет применения химических связующих, Строительные материала, оборудование, технологии ХХI века, 2012, N 9, с
Способ сужения чугунных изделий 1922
  • Парфенов Н.Н.
SU38A1
Сырьевая смесь для приготовления жаростойкого бетона 1986
  • Новопашин Андрей Александрович
  • Хлыстов Алексей Иванович
SU1320196A1
Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционных изделий 1985
  • Дудеров Юрий Григорьевич
  • Штарх Григорий Самуилович
  • Гаспарян Андрей Арамович
  • Коцелко Роман Сергеевич
  • Красуцкий Виктор Макарович
  • Олекса Степан Григорьевич
  • Пакуляк Казимир Викентиевич
  • Скрипец Михаил Михайлович
  • Чопик Богдан Иванович
  • Горбай Зенон Васильевич
  • Дрибница Михаил Николаевич
SU1286577A1
Огнеупорная масса 1987
  • Горячева Зоя Егоровна
  • Гольдберг Илья Александрович
  • Свечникова Татьяна Алексеевна
  • Демиденко Леонид Михайлович
  • Демидова Жанна Николаевна
  • Карась Генрих Ефимович
SU1578107A1
СПОСОБ РЕМОНТА ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ ЖАРОСТОЙКИМ БЕТОНОМ 2004
  • Хлыстов А.И.
  • Соколова С.В.
RU2265780C2
КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТОУПОРОВ 2009
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2387614C1
US 6783799 B1, 31.08.2004

RU 2 528 643 C1

Авторы

Абдрахимова Елена Сергеевна

Рощупкина Ирина Юрьевна

Абдрахимов Владимир Закирович

Репин Михаил Викторович

Даты

2014-09-20Публикация

2013-03-06Подача