ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ОГНЕУПОРНОГО БЕТОНА Российский патент 2017 года по МПК C04B28/18 C04B12/00 C04B38/00 C04B111/40 

Описание патента на изобретение RU2626480C1

Изобретение относится к области получения безобжиговых теплоизоляционных огнеупорных изделий для металлургии и теплоэнергетики для футеровки тепловых агрегатов, металлоплавильных и металлоразливочных устройств, электролизеров в алюминиевом и других высокотемпературных производствах.

Известна сырьевая смесь для изготовления газобетона (заявка на изобретение РФ №96110098/03, опубл. 20.08.1998.), включающая минеральное вяжущее, кварцевый песок, известь комовую, сульфат натрия, пудру алюминиевую, стиральный порошок типа "Лотос" и воду, отличающаяся тем, что она содержит дополнительно в составе минерального вяжущего от 30 до 75 процентов нефелинового шлама при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент - 6,9-20,6; нефелиновый шлам - 8,8-21,0; песок речной - 27,9-34,3; известь комовая - 3,2-3,9; пудра алюминиевая - 0,06-0,1; стиральный порошок "Лотос" - 0,002-0,004; вода - 32,5-40,2.

Недостатком состава является использование в составе шихты комовой извести, которая оказывает вредное воздействие на окружающую среду.

Известна масса для огнеупорных изделий (заявка на изобретение РФ №2003124104, опубл. 27.02.2005), включающая двухкальциевый силикат, который используют в форме нефелинового шлама двух фракций, больше 0,3 мм и меньше 0,3 мм, дополнительно содержит жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, % по массе: двухкальциевый силикат фракции больше 0,3 мм - 47-62, двухкальциевый силикат фракции меньше 0,3 мм - 22-35, жидкое стекло (в пересчете на щелочной силикат) 16-18.

Недостатком является практически невозможное фракционирование - разделение содержащегося в структуре нефелинового шлама двухкальциевого силиката на фракции больше 0,3 мм и меньше 0,3 мм.

Известно жаростойкое вяжущее (заявка на изобретение РФ №93039901/33, опубл. 10.03.1996), включающее β-CzS содержащий компонент, растворимое стекло и алюмосиликатную добавку для стабилизации прочностных и деформативных характеристик в широком интервале температур и повышения термостойкости получаемого на его основе искусственного камня, в качестве β-CzS содержащего компонента включает техногенное вещество, выбранное из группы: нефелиновый шлам, сталеплавильный шлак с содержанием β-CzS не менее 60%, в качестве растворимого стекла - натриевое растворимое стекло с силикатным модулем Мс=1-2, а в качестве алюмосиликатной добавки - необожженную и обожженную при Т=700-750°С цеолитовую породу, представленную минералами из группы морденита или гейландита при следующем соотношении компонентов, мас. %: β-CzS содержащий компонент, включающий техногенное вещество, выбранное из группы: нефелиновый шлам, сталеплавильный шлак с содержанием β-CzS не менее 60% 55-75, необожженная цеолитовая порода 5-10, обожженная цеолитовая порода 15-25, натриевое растворимое стекло (Мс=1-2) 5-10. В качестве нефелинового шлама используют шлам с соотношением растворимых и нерастворимых алюминатных фаз 1:(2-3).

Недостатком данного состава является использование нефелинового шлама с соотношением растворимых и нерастворимых алюминатных фаз 1:(2-3), разделение и дозировка которых практически невозможны.

Известен жаростойкий шлакощелочной пенобетон (заявка на изобретение 2006104395/03, опубл. 20.09.2007), содержащий, мас. %: низкомодульное жидкое стекло плотностью 1,48 г/см3 30,70-33,90, тонкодисперсный шлак 17,25-17,35, пенообразователь 0,17-0,20, тонкодисперсный нефелиновый шлам 14,90-15,30, тонкодисперсный вспученный вермикулит плотностью 200 кг/м3 11,80-12,40, нейтрализованный гальваношлам с влажностью 80% 13,85-14,60, осадок очистных сооружений станций водоподготовки с влажностью 80%, содержащий гидроокись алюминия Al(ОН)3, 8,13-9,45.

Недостатком состава является использование неподготовленного тонкодисперсного нефелинового шлама, что приводит к снижению жаростойкости и теплоизоляционных свойств жаростойкого шлакощелочного пенобетона.

Известна смесь для изготовления теплоизоляционных изделий (заявка на изобретение РФ №99125910/03, опубл. 09.12.1999), включающая композиционное вяжущее на основе активированных техногенных отходов алюмосиликатного состава, пенополистирольный заполнитель, воздухововлекающую и водоредуцирующую добавки и воду. Технический результат - создание теплоизоляционного полистиролбетона пониженной теплопроводности при обеспечении требуемых прочности, водостойкости и морозостойкости.

Недостатком данного состава является большая неоднородность его компонентов по химическому составу, что не гарантирует стабильность свойств заданного состава смеси, содержащей большое количество (более 10-ти) компонентов, различающихся по химическому составу и физическим свойствам.

Известна шихта для изготовления термосиликатного материала (заявка на изобретение РФ №2003136917, опубл. 10.06.2005), принятая за прототип, содержащая известь гашеную, кремнеземистый компонент и волластонит, также содержит в качестве кремнеземистого компонента диатомит, волластонит - в виде волластонитового монофракционного концентрата, содержащего не менее 90% фракции с размером игл 80 мкм и дополнительно - нефелиновый шлам и полуводный гипс при следующем соотношении компонентов, масс. %: известь гашеная 22-28; диатомит 26-35; указанный волластонитовый концентрат 26-35; нефелиновый шлам 5-10; полуводный гипс 3-10.

Недостатком состава является использование в составе шихты гашеной извести, которая оказывает вредное воздействие на окружающую среду. Также недостатком данного состава является использование полуводного гипса, который имеет высокую теплопроводность. Замена доли полуводного гипса позволит значительно уменьшить теплопроводность конечной продукции.

Техническим результатом изобретения является состав шихты, позволяющий получать продукцию, обладающую повышенными теплоизоляционными свойствами с улучшением экологии производства.

Технический результат достигается тем, что шихта для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона содержит волластонитовый монофракционный концентрат в виде монофракции с размером игл 80 мкм, нефелиновый шлам с влажностью 15-20% и указанные диатомит, размолотый до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, и концентрат в соотношении 1:1 при следующем соотношении компонентов, масс. %:

указанный диатомит 26-35 указанный волластонитовый концентрат 26-35 указанный нефелиновый шлам (в пересчете на SiO2) остальное

Шихта для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - график соотношения выноса парниковых газов и содержания нефелинового шлама в составе смеси.

Заявляемый состав шихты для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона включает следующие компоненты, их содержание, масс.%:

указанный диатомит 26-35 указанный волластонитовый концентрат 26-35 указанный нефелиновый шлам (пересчете на SiO2) остальное

Состав шихты для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона, включает кремнеземистый компонент - нефелиновый шлам (в пересчете на SiO2 35-48 мас. %) и наполнитель (остальное количество) - смесь волластонита (кристаллической структуры и аморфной формы) и диатомита при их соотношении 50:50. Особенностью данного состава является повышенное содержание нефелинового шлама, что способствует увеличению температуростойкости изделий, характеризуемой снижением усадки.

Нефелиновое диатомито-волластонитовое вяжущее является основой шихты для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона и в сочетании с заполнителем они обеспечивают хорошие теплоизоляционные и термостойкие свойства изделиям и имеют высокие показатели прочностных свойств. Введение в состав силикатной массы нефелинового шлама, представленного на 70-80% двухкальциевым силикатом - 2CaOSiO2 (его β - и α-модификациями), а в качестве примесей содержащего силикаты, алюминаты, ферриты, карбонаты кальция и др. соединения, позволяет усилить вяжущие свойства силикатной массы и увеличить прочностные характеристики изделий, так как в процессе автоклавной обработки теплоизоляционных огнеупорных изделий минералы нефелинового шлама как самостоятельно участвуют в процессе твердения, так и взаимодействуют с компонентами диатомитового вяжущего с дополнительным образованием соединений группы гидроалюмосиликатов. Следует отметить высокую пористость частиц нефелинового шлама - 30-60% при наличии пор с размерами от 10 до 1000 мкм, что увеличивает общую пористость изделий, произведенных из теплоизоляционного огнеупорного бетона.

Использование волластонитового концентрата в виде монофракции (с длиной игл 80 мкм) способствует формированию более пористых макроструктур теплоизоляционного огнеупорного материала.

Отличительной особенностью состава шихты для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона является формирование пористой структуры изделий при использовании комплекса технологических приемов, таких как:

- подбор зернового состава компонентов силикатной смеси с предельно низкими значениями рыхлонасыпанной и уплотненной масс;

- подбор оптимального сочетания сырьевых материалов и состава силикатных масс;

- регулирование водотвердого отношения;

- применение добавок, стабилизирующих поризованную массу и интенсифицирующих первоначальные процессы схватывания и твердения;

- формование изделий в металлические формы, предварительно подогретые до 35-45°С;

- подсушивание (выдержка) изделий в формах.

Пример

Подготовка сырьевых компонентов производится раздельным способом. Диатомит высушивается и размалывается в шаровой мельнице до удельной поверхности не менее 3000 см2/г. Нефелиновый шлам поставляется с влажностью 15-20% с отделения промывки шлама после выщелачивания (например, Ачинским или Пикалевским глиноземным комбинатом). Волластонитовый концентрат используется в виде монофракции (Воксил 80).

Для приготовления поризованной шихты в объеме 1 м3 в процессе изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона вводятся нефелиновый шлам влажностью 15-20%, диатомит, волластонитовый концентрат в смеси с водой в количестве 16-19 литров. Компоненты шихты для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона активно перемешиваются в мешалке до заданного объема, соответствующего необходимой плотности свежесформованного изделия (1100-1400 кг/м3). Поризованная масса выкладывается в разъемные, предварительно смазанные и подогретые металлические формы, изделия в формах подсушиваются. После набора необходимой распалубочной прочности изделия извлекаются из форм и направляются в автоклав для завершения процессов твердения по режиму 2-(6-8)-(2,5-3) часа при температуре 175°С и давлении 0,8 МПа. Затвердевшие после тепловлажностной обработки (автоклавирования) образцы-изделия прокаливаются при температуре 300-350°С для удаления избыточной влаги и снятия внутренних напряжений, образующихся в процессе тепловлажностной обработки. Прокаливание приводит к уплотнению силикатного геля и частичной кристаллизации гелеобразных новообразований, что способствует увеличению прочностных характеристик изделий.

Полученные по предлагаемым составам изделия имеют открытую пористость - 40-45%, предел прочности при сжатии от 16 до 18 МПа и термостойкость более 1200°С и могут использоваться для теплоизоляционной оснастки при выплавке алюминия.

Шихта для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона

Для получения теплоизоляционных огнеупорных материалов были приготовлены смеси с различным содержанием компонентов. Данные по составу смесей, химических и физико-механических свойств, полученных на их основе материалов, представлены в таблице 2.

В качестве сравнения приведены данные химических и физико-механических показателей состава шихты прототипа (табл. 1), где исходные показатели были приняты за 100%.

Похожие патенты RU2626480C1

название год авторы номер документа
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОСИЛИКАТНОГО МАТЕРИАЛА 2003
  • Верещагин В.И.
  • Смиренская В.Н.
  • Антипина С.А.
RU2258682C1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОСИЛИКАТНОГО МАТЕРИАЛА 2006
  • Смиренская Вера Николаевна
  • Антипина Светлана Анатольевна
  • Верещагин Владимир Иванович
RU2323190C1
КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА НА ОСНОВЕ ВОЛЛАСТОНИТА 2010
  • Симонова Наталья Сергеевна
  • Самойло Александр Сергеевич
  • Верещагин Владимир Иванович
RU2422402C1
МАССА ДЛЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2003
  • Гусев А.И.
  • Калинин А.В.
  • Калинина О.В.
RU2247096C1
Состав и способ изготовления магнезитового жаростойкого бетона 2015
  • Тотурбиев Батырбий Джакаевич
  • Черкашин Василий Иванович
  • Тотурбиев Адильбий Батырбиевич
  • Мантуров Загир Абдулнасирович
  • Тотурбиева Умуй Джакаевна
RU2609267C1
СОСТАВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЖИГОВОГО МАГНЕЗИТОВОГО ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА 2008
  • Батырмурзаев Шахбутдин Даудович
  • Мутаева Эльмира Магомедовна
  • Батырмурзаев Алимпаша Шахабутдинович
  • Гаджиев Рустам Алимпашаевич
  • Гаджиев Абдулла Магомедсаламович
  • Газимагомедова Аминат Магомедовна
  • Алиев Умар Арсланович
RU2377218C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА ЖЕЛТО-КОРИЧНЕВОГО ЦВЕТА 2007
  • Седельникова Мария Борисовна
  • Погребенкова Тамара Васильевна
RU2337889C1
Способ комплексной переработки красного и нефелинового шламов 2014
  • Петров Александр Васильевич
  • Гребенников Сергей Николаевич
RU2619406C2
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НЕФРИТТОВАННОЙ ГЛАЗУРИ СИНЕГО ЦВЕТА 2011
  • Седельникова Мария Борисовна
  • Погребенков Валерий Матвеевич
RU2470903C1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО БЕТОНА 2010
  • Баженов Юрий Михайлович
  • Ерофеев Владимир Трофимович
  • Богатов Андрей Дмитриевич
  • Богатова Светлана Николаевна
  • Завалишин Евгений Васильевич
  • Спирин Вадим Александрович
  • Казначеев Сергей Валерьевич
RU2422411C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 626 480 C1

Реферат патента 2017 года ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ОГНЕУПОРНОГО БЕТОНА

Изобретение относится к области получения безобжиговых теплоизоляционных огнеупорных изделий для металлургии и теплоэнергетики для футеровки тепловых агрегатов, металлоплавильных и металлоразливочных устройств, электролизеров в алюминиевом и других высокотемпературных производствах. Шихта для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона, содержащая диатомит, размолотый до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, волластонитовый концентрат в виде монофракции с длиной игл 80 мкм, причем смесь волластонита (кристаллической структуры и аморфной формы) и диатомита находится в соотношении 50:50, содержит нефелиновый шлам с влажностью 15-20% и указанные диатомит и концентрат в соотношении 1:1 при следующем соотношении компонентов, масс. %: указанный диатомит 26-35, указанный волластонитовый концентрат 26-35, указанный нефелиновый шлам (в пересчете на SiO2) остальное. Технический результат - повышение теплоизоляционных свойств с улучшением экологии производства. 1 пр., 2 табл., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 626 480 C1

Шихта для изготовления теплоизоляционного огнеупорного бетона, содержащая диатомит, размолотый до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, волластонитовый концентрат в виде монофракции с длиной игл 80 мкм, причем смесь волластонита (кристаллической структуры и аморфной формы) и диатомита находится в соотношении 50:50, отличающаяся тем, что она содержит нефелиновый шлам с влажностью 15-20% и указанные диатомит и концентрат в соотношении 1:1 при следующем соотношении компонентов, масс. %:

указанный диатомит 26-35 указанный волластонитовый концентрат 26-35 указанный нефелиновый шлам (в пересчете на SiO2) остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2626480C1

RU 2003136917 A, 10.06.2005
МАССА ДЛЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2003
  • Гусев А.И.
  • Калинин А.В.
  • Калинина О.В.
RU2247096C1
СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ 1993
  • Розанова В.С.
  • Скороходов В.А.
  • Демиденко Н.И.
  • Алехина Л.А.
RU2057738C1
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОСИЛИКАТНОГО МАТЕРИАЛА 2006
  • Смиренская Вера Николаевна
  • Антипина Светлана Анатольевна
  • Верещагин Владимир Иванович
RU2323190C1
RU 93039901 A, 10.03.1996
RU 96110098 A, 20.08.1998
US 4144121 A, 13.03.1979
US 5264168 A1, 23.11.1993
ГЕРШБЕРГ А
О
Технология бетонных и железобетонных изделий, Москва, Промстройиздат, 1957, с
Прибор для нагревания перетягиваемых бандажей подвижного состава 1917
  • Колоницкий Е.А.
SU15A1

RU 2 626 480 C1

Авторы

Нургалиев Денис Фанисович

Сизяков Виктор Михайлович

Утков Владимир Афонасьевич

Сизякова Екатерина Викторовна

Даты

2017-07-28Публикация

2016-06-21Подача