Сырьевая смесь для изготовления ячеистого огнеупорного бетона Советский патент 1992 года по МПК C04B38/02 

1

(21)4860529/33 (22) 20.08.90 (46)07.10.92. Бюл. №37

(71)Научно-производственное объединение по механизации, роботизации труда и совершенствованию ремонтного обеспечения на предприятиях черной металлургии Чер- метмеханизация и Трест Днепродомнаре- монт

(72)И. Г. Крыжановский, Е. Д. Ларионов, В. А, Чеченов, Е. Н. Бужинский, Р. К. Скрилни- ков и Л. И. Крыжановская

(56)Инструкция по технологии приготовления и применения жаростойких бетонов. (СН 156-67). М. 1967, с. 93 (состав 8-л, 11-л., табл. 2, табл. 15).

Рекомендации по изготовлению изделий из жаростойкого ячеистого бетона. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1984 г. с. 26 (состав №5, табл. 1,4).

(54) СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЯЧЕИСТОГО ОГНЕУПОРНОГО БЕТОНА

(57)Изобретение относится к черной металлургии, а именно к ячеистым огнеупорным бетонным смесям, использующимся для теплоизоляционной футеровки высокотемпературных нагревательных печей, воздухопроводов горячего дутья доменных печей и других промышленных печей. Целью изобретения является повышение максимальной температуры применения и технологичности изготовления бетона. Сущность изобретения состоит в том, что ячеистый огнеупорный бетон содержит, мас.%: жидкое стекло 20-23; суспензия отвердителя- пенообразователя 6-9; алюмосиликатный заполнитель остальное. Суспензия отверди- теля-пенообразователя состоит из ферро- хромового шлака, пенообразователя ДС-РАС, взятых с соотношением 53-160:1- 3 в количестве 25-27 мае. %, и воды в количестве 73-75 мас.%. Ячеистый бетон готовят следующим образом. В бетоносмеситель принудительного перемешивания (барабанного типа) загружают компоненты отверди- теля-пенообразователя; феррохромовый шлак и ДС-РАС - смесь натриевых солей алкиларилсульфокислот, получаемая из продуктов переработки нефти, взятые в соотношении 53-160; 1-3 в количестве25-27 мас.%, и воду в количестве 73-75 мас.% и тщательно перемешивают. Затем добавляют алюмосиликатный высоко глиноземистый заполнитель и жидкое стекло плотностью 1,29 т/см3. Смесь перемешивают 1-1,5 мин и выгружают в бункер бетоноукладчика. Максимальная температура применения 1430-1450°С, удобоукладываемость 20-35 с, коэффициент теплопроводности 0,38- 0,47 ккал/м - ч град. 2 табл,

СО

с

VJ о о

00 00

о

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к ячеистым огнеупорным бетонным смесям, использующимся для теплоизоляционной футеровки высокотемпературных нагревательных печей, воздухопроводов горячего дутья доменных печей и других промышленных печей.

Известен легкий жаростойкий бетон, включающий шамотную тонкомолотую добавку, керамзитовый заполнитель, жидкое стекло и кремнефтористый натрий для изготовления изделий, предназначенных для теплоизоляционной футеровки тепловых агрегатов 1.

Этот бетон имеет невысокое значение температуры применения (не выше 900°С) и трудоемок при изготовлении изделий, так как требует создания интенсивного вибрирования с пригрузом, взятым из расчета 25 г/см2 поверхности. Указанные недостатки исключают возможность использования этого бетона для футеровки конструктивных элементов высокотемпературных тепловых агрегатов,

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ячеистый жаростойкий бетон, содержащий шамотный (алюмосиликатный) заполнитель, жидкое стекло, силикат-глыбу, едкий натр, отвёрдите Яь- пёнообразователь в виде суспензии нефелинового шлама, алюминиевой пудры и воды 2 . ;

Данный бетон имеет невысокое значение температуры применения (до 1000°С) и сложную технологию изготовления, заключающуюся в раздельном приготовлении шлама заполнителя с затворителем и суспензии отвердителя-пенообразователя в гидродинамических или вибрационных смесителях, подогреве шлама заполнителя до температуры 30-35°С в шламбассейне, последующей загрузке и смешивании шлама и суспензии отвердителя-пенообразователя в бетоносмесителе при соблюдении условий, обеспечивающих поддержание температуры готовой смеси в пределах 40-45°С, выгрузке смеси из машины непосредственно в формы (опалубку). В последующем изделия в формах подвергают тепловлажной обработке при давлении 0,8-1,0 МПа на протяжении 14 ч Низкая температура применения и сложность процесса изготовления футеровки из этого ячеистого бетона ограничивает возможности его использования, например для футеровки высокотемпературных тепловых агрегатов.

Целью изобретения является повышение максимальной температуры применения и технологичности изготовления - бетона.

Поставленная цель достигается тем, что ячеистый огнеупорный бетон содержит, мас.%.

Жидкое стекло20-23

Суспензия отвердителяпеьообразователя6-9

Алюмосиликатный

заполнительОстальное

Суспензия отвердителя-пенообразователя состоит из феррохромового шлака, пе- нообразователя ДС-РАС, взятых с соотношением 53-160:1-3 в количестве 25- 27 мас.%, и воды в количестве 73-75 мае.%.

Характеристика использующихся материалов следующая.

Жидкое стекло плотностью 1,28-1,30 г/см3 может применяться независимо от модуля, способа его производства и состава согласно ГОСТ 13078-81, порошок алюмосиликатный (высокоглиноземистый) фракции 0-5 мм, ГОСТ 6137-80; пенообразователь ДС-РАС, который относится к классу алкиларилсульфонатов, получаемый из продуктов переработки нефти и состоящий из смеси натриевых солей алкиларилсульфокислот, согласно ГОСТ 38-10764-75, феррохромо- вый шлак как отход при производстве фер0 рохрома согласно ТУ 14-11-95-75, вода для приготовления суспензии отвердителя-пенообразователя согласно ГОСТ 23732-79.

Данная совокупность исходных компонентов и массовые соотношения обеспечи5 вают ячеистой огнеупорной бетонной смеси при эксплуатации высокую огнестойкость и теплоизоляционные свойства, расширяющие область применения ячеистых бетонов. Наличие признаков отличающихся от

0 прототипа, подтверждает новизну предлагаемого технического решения. Существенность этих отличий подтверждается следующим. В предлагаемом огнеупорном ячеистом бетоне суспензия отвеодителя 5 пенообразователя с выбранным соотношением феррохромового шлака и ДС-РАС в пределах 53-160:1-3 обеспечивает затвердевание смеси в технологически приемлемые сроки, не требуя создания условий,

0 обеспечивающих поддержания изделия в нагретом состоянии или тепловлажностной обработки в автоклаве При этом укладываемому в конструкцию теплового агрегата ячеистому бетону придается высокая удобо5 укладываемость, обусловленная наличием подвижной ячеистой (пористой) структуры, сохраняющейся как в процессе приготовления, транспортировки и укладки бетона, так и в процессе твердения цементирующей фа0 зы,

При соотношении феррохромового шлака к ДС-РАС меньшем, чем 4 53-160:1-3 вызывается ускорение процесса твердения цементирующей фазы, в значительной мере

5 снижающее технологичность смеси из-за ухудшения ее пластических свойств. Нарушение выбранного соотношения отверди- тель - пенообразователь в сторону его значительного уменьшения может привести

0 к настолько быстрому росту прочности в бетоне, что его невозможно будет уложить в конструкцию.

Увеличение соотношения феррохромо- вый шлак-ДС-РАС больше, чем 53-160:1-3

5 вызывает замедление процесса твердения цементирующей фазы, приводящего к снижению живучести ячеистой структуры, и как следствие, - изменению формы и уменьшению количества ячеек (пор) в теле бетона. Снижение пористости отрицательно сказывается на теплозащитных свойствах и соответственно снижает эффективность футеровки.

Использование предлагаемой ячеистой бетонной смеси не требует применения дополнительных технологических операций по укладке и уходу за изделиями (вибрирование, увлажнение, пропаривание, срезание неровностей) и позволяет получить высокотемпературную эффективную теплоизоляционную футеровку, тем самым решитьтехническуюзадачу, сформулированную в цели изобретения, что подтверждает существенность отличительных признаков.

Пример. Предлагаемый огнеупорный ячеистый бетон применяется для теплоизоляционной футеровки тепловых агрегатов, в частности воздухопроводов горячего дутья с температурой нагрева 1200-1350°С, теплоизоляционной футеровки кольцевых и секционных нагревательных печей с температурой рабочего пространства 1300- 1400°С.

В бетоносмеситель принудительного перемешивания (барабанного типа) загружают компоненты отвердителя-пенообра- зователя: феррохромовый шлак и ДС-РАС, взятые с соотношением 53-160:1-3 в количестве 25-27 мас.%, и воду в количестве 73-75 мае, % с условием получения 6-9 мае. % от замеса бетонной смеси и тщательно перемешивают. Затем добавляют алюмосили- катный(высокоглиноземистый)

заполнитель 69,5 мас.% и жидкое стекло плотностью 1,29 г/см3 21,5 мас.%. После перемешивания в течение 1-1,5 мин смесь, имеющую очень подвижную консистенцию, выгружают в бункер бетоноукладчика или с помощью бетоновода осуществляют до полного заполнения футеруемого объема. Уложенная таким образом смесь не требует дополнительных операций по ее уплотнению или термовлажностной обработке. После 1,5-2 ч твердения опалубку можно снимать и осуществлять технологические операции по вводу футеруемого агрегата в эксплуатацию.

Примеры составов приведены в табл. 1.

Результаты испытаний образцов составов бетонов, изготовленных согласно табл. 1,приведены в табл. 2.

Суспензия феррохромовый шлак - пенообразователь ДС-РАС позволяет создать в массе структуру ячеистого тела - систему замкнутых пор, организованных из зерен алюмосиликатного заполнителя, прочно сцементированных жидкостекольной связкой, создающей перемычки твердого остова.

Синтезируемая в процессе твердения таких смесей связка представлена низкоос- новными гидросиликатами кальция и щелочными гидроалюмосиликатами, образующимися за счет взаимодействия алюмосиликатного заполнителя с компонентами вяжущего - суспензией отвердите- ля-пенообразователя и жидким стеклом. При воздействии высоких температур 1300- 1350°С в процессе эксплуатации совокупность предложенных компонентов, их вещественный зерновой состав способству- ют процессам муллитизации, в результате чего образуется прочная, огнеупорная пористая, пронизанная игольчатым муллитом структура футеровки.

Смесь обеспечивает получение эффек- тивной тепловой изоляции высокотемпературных агрегатов с высокими теплофизическими показателями (составы №6-10, табл. 2):

Максимальная температура применения, °С1400-1450

Коэффициент теплопроводности в интервале эксплуатационных температур ккал/м-ч. град. 0,35-0,7 Удобоукладываемость, с 20-40

Использование данной смеси является экономически более целесообразным, так как исключает многостадийность изготовления, позволяет повысить температуру при- менения в высокотемпературных тепловых агрегатах и снизить трудозатраты на изготовление футеровки

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления ячеистого огнеупорного бетона, включающая жидкое стекло, алюмосиликатный заполчни- тель, отвердитель-пенообразователь, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения максимальной температуры применения и технологичности изготовления, в качестве отвердителя-пенообразователя она содержит суспензию феррохромового шлака и смеси натриевых солей алкиларилсульфокислот, получаемых из продуктов переработки нефти в соотношении 53-160:1-3, в количестве 25-27 мас.% и воды в количестве 73-75% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Жидкое стекло20-23;

Указанная суспензия 6-9; Алюмосиликатный заполнительОстальное.

Керамзит с объемной массой 500-650 кг/мз

Кремнефтористый натрий

Силикат-глыба тонкомолотая

Нефелиновый шлам

Алюминиевая, пудра

Едкий натр

Шамот крупностью 0,14-5,0 мм

Алюмосиликатный высокоглинистый заполнитель

Суспензия, в % по массе (кг/

Содержащая:

феррохромовый шлак

пенообразователь ДС-РАС

вода

46,4 (650) 2,2 (30)

38,5 (650) 2 (35)

7,7 (50)77,9(70) 10,8(70)711(100) 0,12(0,77)70,11(1,0) 0,9 (7,0)

41,77 (270) 40,18 (350)

71 (1392)

70 (1300) 9 (176)

9,5 (176)

-j

О)

о со со со

со

0,96 (18,8)1,3 (24)

0,005 (0,097) 8,008 (0,148) 8,035 (157) 8,192 (152)

Примечания: 1. В составе 3 табл. 1 приведены в числителе - расход материалов для получения жаростойкого ячеистого бетона

наименьшей плотности, в знаменателе - бетона наибольшей плотности.

Максимальная температура

применения, С800900

Объемный вес бетона в изученном состоянии, кг/«э1200 1500

Коэффициент теплопроводности, кхал/м ч град.

Удобоукладываеность, с

бремя с момента укладки смеси

до раэопалубливания, чин480480

0,38- 0,43- 0,9

боле более 200200

Таблица 2

1000 ИЗО Й50 1450 1450 |450 1450 ИЗО 1400 660-800 1560 1450 1400 1380 1260 1300 1280 1230

О,42-0,38-0,35-0,35-0,3-0,35-0,38-0,30,510,1.70,1)50,4O.li0,40,li0,4

1,0-6035-4020-3530-4030-4030-3530-4030-40

20070-9050-7045-4040-5050-7045-6030-45