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

Описание патента на изобретение RU2576537C1

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. К химически связующим, применяемых 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 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 / пат. Российской Федерации №2521005, МПК С04В 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов. / Абдрахимова E.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 железосодержащий шлак ТЭЦ с содержанием, мас.%: SiO2 - 53,3; Al2O3 - 4,5; Fe2O3 - 31,5; CaO - 1,2; MgO - 0,5; Na2O - 0,47; K2O - 0,13; п.п.п. - 8,4 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 железосодержащий шлак ТЭЦ с содержанием, мас.%: SiO2 - 53,3; Al2O3 - 4,5; Fe2O3 - 31,5; CaO - 1,2; MgO - 0,5; Na2O - 0,47; K2O - 0,13; п.п.п. - 8,4 24-30

Железосодержащий шлак является отходом Ново-Иркутской ТЭЦ. Ново-Иркутская ТЭЦ является основным источником тепла системы централизованного теплоснабжения Иркутска и участвуют в покрытии электрических нагрузок энергосистемы Сибири. Теплоэлектроцентраль запроектирована для сжигания бурых углей Восточной Сибири. Количество твердых остатков для каменных и бурых углей колеблется от 14 до 40%. Шлаки представляют собой агрегированные частицы размером от 1.15 до 30 мм. В состав шлаков постоянно присутствуют частицы несгоревшего топлива (недожог), количество которого могут составлять 10-25%.

Химический состав железосодержащего шлака ТЭЦ представлен в таблице 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 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.

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 (таблица 2), как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-21 (отходы производства), отвечающий требованиям - 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%.

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 особой термообработки.

Для бетонов на ортофосфорной кислоте с компонентами, представленными в таблице 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 часов, охлаждение вместе с печью.

Оксид трехвалентного железа Fe2O3, содержащийся в железосодержащем шлаке ТЭЦ (около 70%) при нормальной температуре взаимодействует с ортофосфориой кислотой Н3РО4 очень медленно; поэтому требуется подогрев смеси до 70°C, так как собственного тепла по реакции выделяется недостаточно:

Fe2O3+2H3PO4+H2O→2(FePO4·2H2O) - 8,65 кДж/моль.

Оксид двухвалентного железа FeO, содержащийся в железосодержащем шлаке ТЭЦ (около 30%), наоборот, реагируют с кислотой энергично, выделяя при этом значительное количество тепла. Так, оксид двухвалентного железа активно взаимодействует с ортофосфорной кислотой при температуре 20°C. Цементное тесто начинает схватываться через 2 минуты за счет значительного выделения тепла:

3FeO+2H3PO4→Fe3(PO4)2+3H2O - 124,74 кДж/моль.

В таблице 3 представлены физико-механические показатели жаростойкого бетона.

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

Полученное техническое решение при использовании железосодержащего шлака ТЭЦ 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.

Похожие патенты RU2576537C1

название год авторы номер документа
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
RU2575783C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2574438C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2571780C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2568443C2
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2015
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
  • Кайракбаев Аят Крымович
RU2576067C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ 2013
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Рощупкина Ирина Юрьевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
  • Колпаков Александр Викторович
RU2526090C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ 2013
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Рощупкина Ирина Юрьевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2524155C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2015
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
  • Кайракбаев Аят Крымович
RU2580536C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
RU2553115C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ 2014
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
RU2580866C1

Реферат патента 2016 года КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ

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, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм, речной песок с модулем крупности 1,68 и H3PO4, дополнительно содержит железосодержащий шлак ТЭЦ с содержанием, мас.%: SiO2 - 53,3; Al2O3 - 4,5; Fe2O3 - 31,5; CaO - 1,2; MgO - 0,5; Na2O - 0,47; K2O - 0,13; п.п.п. - 8,4 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, железосодержащий шлак ТЭЦ с содержанием, мас.%:SiO2 - 53,3; Al2O3 - 4,5; Fe2O3 - 31,5; CaO - 1,2; MgO - 0,5; Na2O - 0,47; K2O - 0,13; п.п.п. - 8,4 24-30. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 576 537 C1

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 железосодержащий шлак ТЭЦ с содержанием, мас.%: SiO2 - 53,3; Al2O3 - 4,5; Fe2O3 - 31,5; CaO - 1,2; MgO - 0,5; Na2O - 0,47; K2O - 0,13; п.п.п. - 8,4 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 железосодержащий шлак ТЭЦ с содержанием, мас.%: SiO2 - 53,3; Al2O3 - 4,5; Fe2O3 - 31,5; CaO - 1,2; MgO - 0,5; Na2O - 0,47; K2O - 0,13; п.п.п. - 8,4 24-30

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2576537C1

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ 2013
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Рощупкина Ирина Юрьевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
  • Колпаков Александр Викторович
RU2521005C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ 2013
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Рощупкина Ирина Юрьевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
  • Репин Михаил Викторович
RU2528643C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ 2013
  • Абдрахимова Елена Сергеевна
  • Рощупкина Ирина Юрьевна
  • Абдрахимов Владимир Закирович
  • Колпаков Александр Викторович
RU2521980C1
Сырьевая смесь для приготовления жаростойкого бетона 1986
  • Новопашин Андрей Александрович
  • Хлыстов Алексей Иванович
SU1320196A1
Огнеупорная масса 1987
  • Горячева Зоя Егоровна
  • Гольдберг Илья Александрович
  • Свечникова Татьяна Алексеевна
  • Демиденко Леонид Михайлович
  • Демидова Жанна Николаевна
  • Карась Генрих Ефимович
SU1578107A1
Бетонная смесь 1980
  • Курбацкий Михаил Никитович
  • Курган Тамара Александровна
  • Соловьев Яков Израильевич
  • Титаренко Алексей Григорьевич
  • Черняев Сергей Николаевич
  • Чудинов Валерий Анатольевич
  • Якубов Владимир Иванович
SU903345A1
KR 20100070983 A1, 28.06.2010.

RU 2 576 537 C1

Авторы

Абдрахимова Елена Сергеевна

Абдрахимов Владимир Закироваич

Кайракбаев Аят Крымович

Даты

2016-03-10Публикация

2014-12-09Подача