close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 15638

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.04.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 04B 28/08 (2006.01)
СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА
(21) Номер заявки: a 20101580
(22) 2010.11.03
(71) Заявитель: Научно-исследовательское
и проектно-производственное республиканское унитарное предприятие "Институт НИИСМ" (BY)
(72) Авторы: Бацевичус Ольга Гедиминасовна-Альбертасовна; Белов Иван
Афанасьевич; Кореневич Олег Павлович (BY)
BY 15638 C1 2012.04.30
BY (11) 15638
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Научно-исследовательское и проектно-производственное республиканское унитарное предприятие "Институт НИИСМ" (BY)
(56) RU 2277072 C2, 2006.
RU 2230714 C1, 2004.
RU 2284305 C1, 2006.
BY 7427 C1, 2005.
JP 9-183673 A, 1997.
GB 1337531, 1973.
(57)
Состав для получения жаростойкого бетона, включающий заполнитель огнеупорный
алюмосиликатный или заполнитель из боя или лома шамотных огнеупорных изделий
фракций 5-20 мм и менее 5 мм, ваграночный шлак, молотый до удельной поверхности не
менее 3000 см2/г, гидроксид натрия, воду и, при необходимости, самораспадающийся
феррохромовый шлак и тонкомолотую огнеупорную добавку магнезиальношпинелидного
типа при следующем соотношении компонентов, мас. %:
заполнитель огнеупорный алюмосиликатный или
заполнитель из боя или лома шамотных огнеупорных изделий фракций 5-20 мм
30,1-32,9
заполнитель огнеупорный алюмосиликатный или
заполнитель из боя или лома шамотных огнеупорных изделий фракций менее 5 мм
30,1-32,9
ваграночный шлак
8,6-13,2
гидроксид натрия
2,7-3,1
вода
8,5-11,0
самораспадающийся феррохромовый шлак
0-17,2
тонкомолотая огнеупорная добавка магнезиальношпинелидного типа
0-13,2
и пластифицирующую добавку C-3 в количестве 0,5 % от массы смеси шлаков или смеси
ваграночного шлака и тонкомолотой огнеупорной добавки магнезиальношпинелидного
типа.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности, к жаростойким бетонам и изделиям из него, предназначенным для футеровки печных вагонеток обжига кирпича и других тепловых агрегатов с температурой эксплуатации до 1200 °С.
BY 15638 C1 2012.04.30
Известен состав и способ изготовления огнеупорных силикатных материалов для футеровки вагонеток обжига кирпича и других тепловых агрегатов, включающий смешение
шамотного заполнителя (шамот фракции менее 8 мм 25-34 мас. % и шамот фракции менее
3 мм 25-34 мас. %) с вяжущим на основе самораспадающегося феррохромового шлака
(13-21,6 мас. %) с последующим добавлением в полученную шихту жидкого стекла плотностью 1,39-1,41 г/см3 (15,6-26 мас. %), причем перед добавлением жидкого стекла в шихту вводят пену на основе синтетических пенообразователей или гидролизатов протеина
(2,4-3,4 мас. %); характеристики получаемых материалов: объемный вес 1450-1750 кг/м3,
механическая прочность на сжатие после сушки (90 °С, 24 ч) - 5,0-7,5 МПа, механическая
прочность на сжатие после обжига (1000 °С, 48 ч) - более 15 МПа, термостойкость (1300 °С вода) - 48-52 теплосмены, время схватывания огнеупорного материала 28-35 мин [1]. Недостатком получаемых по данному изобретению изделий является низкая механическая прочность на сжатие после сушки (90 °С, 24 ч) - 5,0-7,5 МПа, повышенная пористость.
Известен жаростойкий бетон для применения в конструкциях с температурой эксплуатации до 1100 °С, например, для футеровки обжиговых вагонеток, содержащий мас. %:
жидкое стекло 17-22, тонкомолотый шамот 8-11, феррохромовый шлак 3-6 и нефракционированный ошлакованный шамотный лом с размером зерен 0,01-20 мм - 60-67 в качестве
заполнителя, нейтрализованный гальваношлам 1-5; физико-механические характеристики
жаростойкого бетона: средняя плотность 1,9 г/см3, прочность при сжатии 29,0-32,0 МПа,
термостойкость 15-20 водных теплосмен [2]. Недостатком такого жаростойкого бетона
является невысокая термостойкость (15-20 водных теплосмен).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сути и достигаемому результату является жаростойкий безобжиговый материал на основе глиношлакового
вяжущего для футеровки конструкций промышленных печей, в частности для футеровки
сводов печей и подов печных вагонеток туннельных печей с температурой применения до
1200 °С, включающий, мас. %: глину 15-17, шлак металлургического производства 22-26,
гидроксид натрия - 1, шамотный заполнитель в виде шамотного песка фракции 0,3-2,5 мм
или фракции 1,25-2,5 мм, или боя шамотного кирпича фракции 0,6-1,25 мм, или фракции
1,25-2,5 мм 38-45, воду 11-24, физико-механические свойства жаростойких глиношлаковых материалов, полученных способом виброуплотнения: плотность в сухом состоянии
1,88-1,9 г/см3; прочность на сжатие через 3 сут - 3,77-4,94 МПа, через 7 сут - 6,33-8,33 МПа,
через 28 сут - 13,82-14,41 МПа, прочность на сжатие в сухом состоянии - 16,0-16,2 МПа,
термостойкость - 15-17 циклов [3].
Недостатком данного жаростойкого безобжигового материала является низкая термостойкость при формовании изделий способом виброуплотнения (15-17 циклов) и прочность на сжатие в сухом состоянии (16,0-16,2 МПа).
Задачей данного изобретения является в повышение прочности на сжатие и термостойкости изделий из получаемого жаростойкого бетона для футеровки печных вагонеток
обжига кирпича и других тепловых агрегатов с температурой эксплуатации до 1200 °С.
Сущность изобретения заключается в том, что состав для получения жаростойкого бетона содержит заполнитель огнеупорный алюмосиликатный или заполнитель из боя или
лома шамотных огнеупорных изделий фракций 5-20 мм и фракций менее 5 мм, ваграночный шлак, молотый до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, и самораспадающийся
феррохромовый шлак, гидроксид натрия, воду и, при необходимости, тонкомолотую огнеупорную добавку магнезиальношпинелидного типа при следующем соотношении компонентов, мас. %:
заполнитель огнеупорный алюмосиликатный или заполнитель из
боя или лома шамотных огнеупорных изделий фракций 5-20 мм
30,1-32,9
заполнитель огнеупорный алюмосиликатный или заполнитель из
боя или лома шамотных огнеупорных изделий фракций менее 5 мм
30,1-32,9
ваграночный шлак
8,6-13,2
2
BY 15638 C1 2012.04.30
гидроксид натрия
2,7-3,1
вода
8,5-11,0
самораспадающийся феррохромовый шлак
0-17,2
тонкомолотая огнеупорная добавка магнезиальношпинелидного
типа
0-13,2
и пластифицирующую добавку С-3 в количестве от массы смеси шлаков или смеси ваграночного шлака и тонкомолотой огнеупорной добавки магнезиальношпинелидного типа.
Для получения предлагаемого жаростойкого бетона в качестве шамотного заполнителя используют заполнитель огнеупорный алюмосиликатный марок ЗША или ЗШБ (ГОСТ
23037-99. Заполнители огнеупорные. Технические условия) фракций 5-20 мм и менее 5 мм
или заполнитель из боя или лома шамотных огнеупорных изделий фракций 5-20 мм и
фракций менее 5 мм; причем заполнитель из боя или лома шамотных огнеупорных изделий фракций 5-20 мм и фракций менее 5 мм получают путем дробления и последующего
рассева боя шамотных огнеупорных изделий (ГОСТ 390-96. Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения и массового производства. Технические условия
или ГОСТ 1598-96. Изделия огнеупорные шамотные для кладки доменных печей. Технические условия или ГОСТ 7151-74. Изделия огнеупорные и алюмосиликатные крупноблочные для стекловаренных печей. Технические условия) или шамотного лома
(вторичных шамотных огнеупоров).
В качестве шлаков металлургического производства используют ваграночный шлак
мокрой грануляции ОАО "Завод отопительного оборудования" (г. Минск, Республика Беларусь) или ОАО "Минский тракторный завод" (г. Минск, Республика Беларусь) и самораспадающийся феррохромовый шлак (СФШ) Серовского завода ферросплавов (г. Серов,
Свердловская обл., Россия) и ОАО "Челябинский электрометаллургический комбинат"
(Россия).
В результате химического анализа, проведенного в Испытательном Центре Государственного предприятия "Институт НИИСМ", установлен химический состав ваграночного
шлака ОАО "Завод отопительного оборудования", использованного для получения предлагаемого жаростойкого бетона, мас. %: SiO2 - 46,52; MgO - 11,09; Al2O3- 9,32; SO3 - 1,15;
Fe2O3 - 4,83; FeO - 3,72; Na2O - 0,56; TiO2 - 1,17; K2O - 0,45; CaO - 17,89; MnO - 2,62; P2O5 0,19; модуль основности - 0,52; модуль кислотности - 1,92. Согласно рентгенофазовому
анализу, проведенному в Испытательном Центре Государственного предприятия "Институт НИИСМ", ваграночный шлак состоит в основном из стеклофазы, единственной кристаллической фазой является α-кварц (α-SiO2). Фракционный состав ваграночного шлака,
мас. %: фракция более 10 мм - 1,0; фракция 5-10 мм - 5,5; фракция 2,5-5 мм - 15,6; фракция 1,25-2,5 мм - 36,5; фракция 0,63-1,25 мм - 27,7; фракция 0,315-0,63 мм - 6,8; фракция
0,16-0,315 мм - 5,3; фракция менее 0,16 мм - 1,6. Для использования в составе предлагаемого жаростойкого бетона ваграночный шлак измельчают до удельной поверхности не
менее 3000 см2/г.
Самораспадающийся феррохромовый шлак - отход технологического процесса получения феррохрома, применяемого для раскисления и легирования стали. В результате химического анализа, проведенного в Испытательном Центре Государственного
предприятия "Институт НИИСМ", установлен химический состав самораспадающегося
феррохромового шлака, использованного для получения предлагаемого жаростойкого бетона, мас. %: SiO2 - 24,83; MgO - 11,45; Al2O3 - 8,0; SO3 - 0,30; Fe2O3 - 1,41; Na2O - 0,18;
TiO2 - 0,47; K2O - 0,04; CaO - 45,24; Cr2O3 - 7,73; P2O5 - 0,04; модуль основности - 1,74. Согласно рентгенофазовому анализу, проведенному в Испытательном Центре Государственного предприятия "Институт НИИСМ", основной кристаллической фазой СФШ является
γ-ортосиликат кальция γ-Ca2SiO4 (шеннонит), шлак содержит также оксид хрома Cr2O3,
периклаз MgO, минералы группы шпинели: α-хромит кальция α-Ca(CrO2)2; хромит железа (II) FeCr2O4; магнезиохромит MgCr2O4; шпинель Mg(Al2O4). Удельная поверхность саморас3
BY 15638 C1 2012.04.30
падающегося феррохромового шлака, использованного в составе предлагаемого жаростойкого бетона, - 2616 см2/г; остаток на сите № 008 - 5,1 %.
Тонкомолотую огнеупорную добавку магнезиальношпинелидного типа готовят путем
дробления и последующего помола боя (лома) огнеупоров магнезиальношпинелидного
типа (ГОСТ 28874-2004. Огнеупоры. Классификация; например, огнеупорных изделий по
ГОСТ 21436-2004. Изделия огнеупорные и высокоогнеупорные для футеровки вращающихся печей. Технические условия, ГОСТ 10888-93. Изделия высокоогнеупорные периклазохромитовые для кладки сводов сталеплавильных печей. Технические условия, ГОСТ
5381-93. Изделия высокоогнеупорные хромитопериклазовые. Технические условия. В качестве тонкомолотой огнеупорной добавки может быть использован микрозернистый заполнитель магнезиальношпинелидного типа (ГОСТ 23037-99. Заполнители огнеупорные.
Технические условия).
В составе предлагаемого жаростойкого бетона в качестве тонкомолотой огнеупорной
добавки магнезиальношпинелидного типа используют лом огнеупорных периклазохромитовых изделий марки ПХЦ (ГОСТ 21436-2004) после эксплуатации в футеровке цементной вращающейся печи Производственного РУП "Белорусский цементный завод"
(г. Костюковичи, Республика Беларусь). Тонкость помола используемой огнеупорной добавки магнезиальношпинелидного типа (по остатку на сите № 008) - 1,74 %.
Используемая в составе предлагаемого жаростойкого бетона пластифицирующая добавка С-3 (СТБ 1112-98. Добавки для бетонов. Общие технические условия), включенная
в каталог химических добавок для бетонов и строительных растворов, действующих на
территории Республики Беларусь (2007), представляет собой органическое синтетическое
вещество на основе продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, выпускается в виде жидкости темно-коричневого цвета с массовой долей сухого вещества не
менее 32 % и в виде сухого порошка светло-коричневого цвета; изготовитель: ООО "Полипласт Северо-Запад" (г. Кингисепп, Ленинградская область, Россия).
При получении жаростойкого бетона используют гидроксид натрия в виде водного
раствора плотностью 1,25-1,4 г/см3, который готовят из твердого гидроксида натрия
(ГОСТ 2263-79. Натр едкий технический. Технические условия, ГОСТ 4328-77. Реактивы.
Натрия гидроокись. Технические условия, ГОСТ 11078. Натр едкий очищенный. Технические условия) и воды (СТБ 1114-98. Вода для бетонов и растворов. Технические условия).
Использование в составе получаемого жаростойкого бетона, молотого до удельной
поверхности не менее 3000 см2 /г, ваграночного шлака и самораспадающегося феррохромового шлака способствует повышению прочности и термостойкости получаемого жаростойкого бетона с температурой эксплуатации 1100-1200 °С.
Использование в составе получаемого жаростойкого бетона ваграночного шлака, молотого до удельной поверхности не менее 3000 см2/г, и тонкомолотой огнеупорной добавки магнезиальношпинелидного типа способствует увеличению прочности и термостойкости жаростойкого бетона с температурой эксплуатации 1200 °С, снижению
количества воды, необходимой для получения жаростойкого бетона требуемой удобоукладываемости (В/Т = 0,093-0,1).
Использование пластифицирующей добавки С-3 (0,5 мас. % сверх 100 % от массы
смеси ваграночного и феррохромового шлаков или ваграночного шлака и тонкомолотой
огнеупорной добавки магнезиальношпинелидного типа) обеспечивает удобоукладываемость жаростойкого бетона (В/Т = 0,093-0,12) и снижение необходимого количества воды
для приготовления жаростойкой смеси.
Использование гидроксида натрия (2,7-3,1 мас. %) в составе предлагаемого жаростойкого бетона способствует увеличению прочности и термостойкости получаемого жаростойкого бетона за счет образования натриевых гидроалюмосиликатов.
Плотность материала в сухом состоянии определяют по ГОСТ 12730.1-78, прочность
материала в сухом состоянии, прочность на сжатие после обжига при 800 °С, остаточную
4
BY 15638 C1 2012.04.30
прочность после обжига при 800 °С, термостойкость, температуру деформации под нагрузкой, предельно допустимую температуру применения определяют по ГОСТ 20910-90.
Жаростойкий бетон получают следующим образом: сухие отдозированные компоненты (алюмосиликатный заполнитель, шлаки, тонкомолотая огнеупорная добавка магнезиальношпинелидного типа) загружают в бетоносмеситель, перемешивают в течение 3-х
минут, отдозированные количества предварительно приготовленного раствора гидроксида
натрия и пластификатора С-3 подают в бетоносмеситель, полученную бетонную смесь перемешивают в течение 7-8 минут и укладывают в металлические формы для формования
изделий, формование изделий осуществляют способом виброуплотнения в течение 4,5-6 минут, термообработку осуществляют по режиму: подъем температуры до 80-90 °С - 3 ч, выдержка при 80-90 °С - 20 ч, подъем температуры до 115-120 °С - 2 ч, выдержка при
115-120 °С - 20 ч, охлаждение до 40-50 °С - 3 ч, готовые изделия извлекают из форм.
Полученный жаростойкий бетон по свойствам соответствует требованиям ГОСТ
20910-90. Бетоны жаростойкие и ТУ BY 100122953.053-2010. Изделия из жаростойкого
бетона на шлакощелочном вяжущем для футеровки печных вагонеток. Технические условия, разработанным Государственным предприятием "Институт НИИСМ".
В таблице приведены составы и свойства известного и предлагаемого жаростойких
материалов.
Составы и свойства жаростойких
ИзвестПредлагаемого
материалов
ного
Составы жаростойкого материала, мас. %
Заполнитель
шамотный песок фракции 0,3-2,5 мм
или фракции 1,25-2,5 мм или бой шамотного кирпича фракции 0,6-1,25 мм
или фракции 1,25-2,5 мм;
38-45
огнеупорный алюмосиликатный или из
боя или лома шамотных огнеупорных
30,5
30,1
30,7
32,7
изделий фракций 5-20 мм
огнеупорный алюмосиликатный или из
боя или лома шамотных огнеупорных
изделий фракций менее 5 мм
30,5
30,1
30,7
32,7
Глина
15-17
Шлак металлургического производства
22-26
шлак ваграночный
13,0
8,6
13,2
11,5
шлак самораспадающийся феррохромовый
13,0
17,2
11,5
Тонкомолотоя огнеупорная добавка
магнезиальношпинелидного типа
13,2
Гидроксид натрия
1
3,0
3,0
3,1
2,7
Пластифицирующая добавка С-3 (сверх
100 % от массы смеси шлаков или ваграночного шлака и тонкомолотой огне0,5
0,5
0,5
0,5
упорной добавки
магнезиальношпинелидного типа)
Вода
11-24
10,0
11,0
9,1
8,9
0,12Водотвердое отношение (В/Т)
0,32
0,11
0,12
0,10
0,10
5
32,9
32,9
11,5
11,5
2,7
0,5
8,5
0,093
BY 15638 C1 2012.04.30
Продолжение таблицы
Составы и свойства жаростойких
ИзвестПредлагаемого
материалов
ного
Свойства жаростойких материалов
1880Плотность в сухом состоянии, кг/м3
1900
1926
1900 2075
1900 2040
Прочность на сжатие в сухом состоянии, 16,0МПа
16,2
44,9
27,5
49,1
32,2
36,5
Прочность на сжатие после обжига при
800 °С, МПа
33,2
23,1
47,7
23,8
27,2
Остаточная прочность после обжига при
800 °С, %
73,9
84,0
97,1
74,0
76,0
более более более более более
Термостойкость, циклы
15-17
25
25
25
25
25
Температура 4 %-ной деформации под
нагрузкой, °С
1174
1190 1204
1178 1215
Температура эксплуатации (предельно
допустимая температура применения), °С
1200
1100
1200 1200
1100 1200
Приведенные в таблице данные показывают, что заявляемый состав для получения
жаростойкого бетона обеспечивает получение технического результата: повышение прочности на сжатие в сухом состоянии (27,5-44,9 МПа) и термостойкости (более 25 циклов)
изделий из жаростойкого бетона для футеровки печных вагонеток обжига кирпича и других тепловых агрегатов с температурой эксплуатации до 1200 °С.
Использование изобретения обеспечит потребность керамических предприятий Республики Беларусь в жаростойких изделиях повышенной прочности и термостойкости для
футеровки печных вагонеток с температурой эксплуатации до 1200 °С на основе заявляемого жаростойкого бетона, расширение сырьевой базы за счет использования отходов
производства металлургических и цементных предприятий Республики Беларусь: ваграночного шлака ОАО "Завод отопительного оборудования" (г. Минск, Республика Беларусь) или ОАО "Минский тракторный завод" (г. Минск, Республика Беларусь); боя (лома)
огнеупорных изделий магнезиальношпинелидного типа Производственного РУП "Белорусский цементный завод" (г. Костюковичи, Республика Беларусь) или ОАО "Красносельскстройматериалы" (г.п. Красносельский, Республика Беларусь), или ПРУП "Кричевцементношифер" (г. Кричев, Республика Беларусь) и утилизацию промышленных
отходов, а также импортозамещение за счет использования в производстве сырьевых материалов Республики Беларусь.
Источники информации:
1. RU 2145311 C1, 2000.
2. RU 2187482 C2, 2002.
3. RU 2277072 C1, 2001.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
107 Кб
Теги
15638, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа