КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ Российский патент 2016 года по МПК C04B28/34 C04B111/20 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких 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, 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 ( патент РФ №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. 31.05.2010; 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 бетонов (композитов), включающая следующие компоненты, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 - 10-15; щебень - 33-40; песок - 10-13; Н₃РО₄ - 10-15; шлаки от выплавки ферротитана с содержанием, мас.%: SiO₂ - 2,5; Al₂O₃ - 72,18; TiO₂ - 10,2; Fe₂O₃ - 0,30; CaO - 11,4; MgO - 3,3 - 24-30 ( патент РФ №2521005, МПК C04B 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Колпаков А.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. - №201312609, заявл. 21.01.2013; опубл. 27.06.2014. Бюл. №18) [2].

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

Задача изобретения - повышение качества жаростойкого бетона.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм, речной песок с модулем крупности 1,68 и Н₃РО₄, дополнительно вводят шлам карналлитовых хлоратов, образующихся при флотационном обогащении титаномагниевых руд с содержанием, мас.%: SiO₂ - 12,8; Al₂O₃ - 19,4; Fe₂O₃ - 19,8; CaO - 16,4; MgO - 5,2; TiO₂ - 6,4; п.п.п. - 20 при следующем содержании компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201 10-15 щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40 речной песок с модулем крупности 1,68 10-13 Н₃РО₄ 10-15 шлам карналлитовых хлоратов, образующихся   при флотационном обогащении титаномагниевых руд   с содержанием, мас.%: SiO₂ - 12,8; Al₂O₃ - 19,4; Fe₂O₃ - 19,8;   СаО - 16,4; MgO - 5,2; TiO₂ - 6,4; п.п.п. - 20 24-30

Шлам карналлитовых хлоратов - отвальный продукт, образующийся при флотационном обогащении титаномагниевых руд, представляющий собой тонкодисперсный минеральный продукт со следующими характеристиками: степень дисперсности - 9500-105090 см²/г, число пластичности - 12-14, воздушная усадка - 6-8%. Химический состав шлама карналлитовых хлоратов, образующийся при флотационном обогащении титаномагниевых руд представлен в табл. 1.

Для изготовления жаростойких бетонов использовались:

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 ее 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.

Для изготовления жаростойких бетонов использовалась в качестве связующей ортофосфорная кислота Н₃РО₄ 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 предложенных составах (табл. 2), как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-21 (отходы производства), отвечающий требованиям - ТУ 38 Л 03544-89. Химический состав катализатора представлен в табл. 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%.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Технологический процесс производства бесцементных жаростойких 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 бетоны требуют особую термообработку.

Для бетонов на ортофосфорной кислоте с компонентами, представленными в табл. 2 - нагревание до 500°C с подъемом температуры до 200°C со скоростью 60°C/ч и до 500°C - 150°C/ч, выдерживание в течение 4 ч, охлаждение вместе с печью.

В табл. 3 представлены физико-механические показатели жаростойкого бетона.

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

Полученное техническое решение при использовании шлама карналлитовых хлоратов, образующийся при флотационном обогащении титаномагниевых руд позволяет значительно повысить показатели по механической прочности и термостойкости жаростойкого бетона.

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

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №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.

2. Патент РФ №2521005, МПК С04В 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Колпаков А.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. - №2013102609, заявл. 21.01.2013; опубл. 27.06.2014. Бюл. №18.

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 жаростойких бетонов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, песок с модулем крупности 1,68 10-13, H₃PO₄ 10-15, шлам карналлитовых хлоратов, образующийся при флотационном обогащении титаномагниевых руд с содержанием, мас.%: SiO₂ 12,8; Al₂O₃ 19,4; Fe₂O₃ 19,8; CaO 16,4; MgO 5,2; TiO₂ 6,4; п.п.п. 20 - 24-30. 3 табл.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм, речной песок с модулем крупности 1,68 и H₃PO₄, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит шлам карналлитовых хлоратов, образующихся при флотационном обогащении титаномагниевых руд с содержанием, мас.%: SiO₂ - 12,8; Al₂O₃ - 19,4; Fe₂O₃ - 19,8; СаО - 16,4; MgO - 5,2; TiO₂ - 6,4; п.п.п. - 20 при следующем содержании компонентов, мас.%:
отработанный катализатор ИМ-2201 10-15 щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40 речной песок с модулем крупности 1,68 10-13 H₃PO₄ 10-15 шлам карналлитовых хлоратов, образующихся   при флотационном обогащении титаномагниевых руд   с содержанием, мас.%: SiO₂ - 12,8; Al₂O₃ - 19,4; Fe₂O₃ - 19,8;   СаО - 16,4; MgO - 5,2; TiO₂ - 6,4; п.п.п. - 20 24-30