Композиция для изготовления жаростойких поризованных композитов Российский патент 2020 года по МПК C04B28/34 C04B111/20 

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 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/ [1].

Недостатком указанного состава композиции является относительно низкая прочность 2,65-2,75 МПа.

Наиболее близкой к изобретению является композиция для получения жаростойких поризованных композитов, включающая следующие компоненты, мас. %: ортофосфорная кислота - 12; нефтяной шлам - 25; Катализатор ИМ-2201. /Абдрахимов В.З. Использование отходов нефтедобычи в производстве жаростойких поризованных бетонов на основе фосфатного связующего / В.З. Абдрахимов, Е.С.Абдрахимова // Перспективные материалы. 2017. №4. С.55-64./ [2].

Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкий предел прочности при сжатии после твердения и низкая морозостойкость.

Сущность изобретения - повышение качества жаростойкого композита.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую ортофосфорную кислоту и отработанный катализатор ИМ-2201 дополнительно вводят сланцевый кокс с содержанием, мас. %: SiО₂ - 16,4; Аl₂O₃ - 9,8; Fe₂O₃ - 3,4; СаО - 27,8; MgO - 1,8; R₂O - 3,6; п.п.п. - 37,2 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

ортофосфорная кислота Н₃РO₄ 10-15 катализатор ИМ-2201 55-60 сланцевый кокс 25-35

Сланцевый кокс - это отход переработки газификации горючих сланцев. Сланцевый кокс удаляется с химических предприятий мокрым способом с влажностью 30-40%.

Химический состав сланцевого кокса обогащения представлен в таблице 1.

Таблица 1. Химические составы алюмосодержащих отходов производств

Компонент Содержание оксидов, мас.%: SiO₂ Аl₂O₃ Fe₂O₃ СаО MgO Cr₂O₃ R₂O п.п.п. 1.Сланцевый кокс 16,4 9,8 3,4 27,8 1,8 - 3,6 37,2 2.Отработанный катализатор ИМ-2201 8,88 74,5 0,15 - 0,10 14,8 1,57 -

Для изготовления жаростойких поризованных композитов (бетонов) использовались ортофосфорная кислота (Н₃РО₄) и отработанный катализатор ИМ-21 согласно требований ГОСТов и ТУ (таблица 2).

А) в качестве связующей использовалась ортофосфорная кислота Н₃РО₄ в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч) ОКП 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (Н₃РО₄), не менее 85%, плотность не менее 1,69;

Б) в заявке, как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-21 (отходы производства) - 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%. Отработанный катализатор использовался как огнеупорный материал.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Технологический процесс производства бесцементных жаростойких поризованных композитов (бетонов) включает в себя: приготовление формовочной массы, формование изделий и термообработку.

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

Для композитов (бетонов) на ортофосфорной кислоте с компонентами, представленными в таблице 2 - нагревание до 500°С с подъемом температуры до 200°С со скоростью 60°С/час и до 500°С - 150°С/час, выдерживание в течение 4 часов, охлаждение вместе с печью.

В таблице 3 представлены физико-механические показатели жаростойкого композита (бетона).

Как видно из таблицы 3 жаростойкий поризованный композит (бетон) из предложенных составов имеет более высокие показатели по механической прочности и термостойкости, чем прототип.

Полученное техническое решение при использовании сланцевого кокса позволяет повысить показатели по механической прочности и морозостойкости жаростойкого поризованого композита (бетона).

Использование техногенного сырья при получении жаростойкого поризованого композита (бетона) способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для строительных материалов.

1. Пат. Российской Федерации №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/ [1].

2. Абдрахимов В.З. Использование отходов нефтедобычи в производстве жаростойких поризованных бетонов на основе фосфатного связующего / В.З. Абдрахимов, Е.С Абдрахимова // Перспективные материалы. 2017. №4. С.55-64.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких поризованных композитов включает, мас.%: ортофосфорную кислоту H₃PO₄ 10-15, отработанный катализатор ИМ-2201 55-60, сланцевый кокс с содержанием, мас.%: SiO₂ - 16,4; Al₂O₃ - 9,8; Fe₂O₃ - 3,4; СаО - 27,8; MgO - 1,8; R₂O - 3,6; п.п.п. - 37,2, 25-35. Технический результат – повышение прочности при сжатии и морозостойкости жаростойких поризованных композитов. 3 табл.

Композиция для изготовления жаростойких поризованных композитов, включающая H₃PO₄ ортофосфорную кислоту и отработанный катализатор ИМ-2201, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сланцевый кокс с содержанием, мас.%: SiO₂ - 16,4; Al₂O₃ - 9,8; Fe₂O₃ - 3,4; СаО - 27,8; MgO - 1,8; R₂O - 3,6; п.п.п. - 37,2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

H₃PO₄ ортофосфорная кислота 10-15 катализатор ИМ-2201 55-60 сланцевый кокс 25-35