ЖАРОСТОЙКАЯ КЛАДОЧНАЯ СМЕСЬ
HEAT RESISTANT BRICK MORTAR

Настоящее изобретение относится к составу смеси для приготовления кладочного раствора, в частности жаростойкого, предназначенного для скрепления элементов кладки тепловых, печных агрегатов с температурой эксплуатации до 1100°С.
Известна сырьевая смесь для выполнения кладки металлургических агрегатов (RU №2051881, C04B 35/66, 1996.01.10), которая включает лом высокоглиноземистой футеровки 60-70 мас.%, огнеупорную глину 15-18 мас.%, триполифосфат натрия 0,5-1,0 мас.%, вода - остальное.
Недостатками такой сырьевой смеси являются большие сроки твердения при нормальных условиях и низкая прочность после обжига.
Известна также смесь для приготовления кладочного раствора (RU №2148052, C04B 38/10, C04B 28/02; 2000.04.27) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цемент
20-35
Гипсовое вяжущее
10-20
Песок
10-45
Поверхностно-активная добавка
0,03-0,3
Жидкое стекло или щелочь
0,05-0,15
Недостатком такой смеси является низкая прочность после обжига и огнеупорность.
Наиболее близкой к заявляемой является жаростойкая масса (RU №2312086, C04B 28/26, бюл. №34, 2007.12.10) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло плотностью 1,4-1,5 г/см<sup>3</sup>
23,0-28,0
Кембрийская глина
8,0-12,0
Гранулированный доменный шлак с M<sub>кр</sub>=2,0-2,8
49,0-60,0
Тонкодисперсный нефелиновый шлам
3,0-8,0
Осадок очистных сооружений станций водоподготовки
с влажностью 80%
2,0-7,0
Недостатком такой смеси является низкая прочность и огнеупорность.
Настоящее изобретение направлено на повышение прочности кладочной смеси после обжига и увеличение огнеупорности.
Поставленная техническая задача достигается тем, что жаростойкая кладочная смесь, содержащая кембрийскую глину, гранулированный доменный шлак, отличается тем, что дополнительно содержит силикат-глыбу, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, воду и дигидрофосфат натрия, указанные твердые компоненты совместно подвергнуты помолу до остатка на сите 0,08 не более 1% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Силикат-глыба
1,5-2,0
Гранулированный доменный шлак
38,0-42,0
Кембрийская глина
22,7-26,0
Стеклобой
1,7-1,9
Череп
1,8-2,0
Гранитные отсевы
4,8-5,0
Доломит
4,9-5,1
Дигидрофосфат натрия
0,08-1,0
Вода
остальное
На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемая смесь не известна и данное техническое решение обладает новизной.
Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат.
Совместное присутствие молотого гранулированного доменного шлака, силикат-глыбы, а также кембрийской глины, стеклобоя, черепа, гранитных отсевов, доломита и дигидрофосфата натрия приводит к твердению жаростойкой кладочной смеси при нормальных условиях, а при обжиге образуются алюмосиликаты и фосфаты сложного состава, упрочняющие структуру.
Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемый состав жаростойкой кладочной смеси явным образом не следует из уровня техники, и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достичь указанного технического результата, т.е. изобретение соответствует критерию охраноспособности - "изобретательский уровень".
Пример конкретного выполнения
Изготовление жаростойкой кладочной смеси
В качестве связующего выбрана силикат-глыба (ГОСТ 13079-81, силикатный модуль 2,7-3,0).
2
В качестве заполнителя используется техногенный продукт металлургической промышленности - гранулированный доменный шлак. При быстром охлаждении (грануляции) в шлаке присутствует стекло, содержание которого достигает 80% по массе и более. В кристаллической составляющей присутствует геленит, монтичеллит, шпинель и другие силикаты, алюминаты и алюмосиликаты Ca и Mg. Так, например, череповецкий гранулированный доменный шлак обладает аморфной структурой, содержит 2CaOSiO и небольшое количество соединений железа и марганца. Химический состав череповецкого шлака представлен в табл.1.
Таблица 1
Химический состав череповецкого шлака, мас.%
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MnO
MgO
41,92
6,6
0,33
44,8
0,9
2,38
3
Кембрийская глина - легкоплавкая, полукислая, низкодисперсная, с низким содержанием крупнозернистых включений, насыпная плотность 1450 кг/м, интервал спекания 50-100°C. Данные химического анализа глины представлены в таблице 2.
Таблица 2
Химический состав кембрийской глины, масс.%
SiO<sub>2</sub>
TiO<sub>2</sub>+Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
K<sub>2</sub>O
SO<sub>3</sub>
п.п.п.
62,83
17,29
6,64
1,24
2,73
4,5
0,54
4,26
2
2
3
2
Гранитные отсевы представлены в основном на 40-60% полевыми шпатами (ортоклазом), а также слюдой и роговой обманкой на 5-20% и кварцем 20-40%. Санидин и адуляр - общее название ортоклаз - моноклинные кристаллические модификации калиевого полевого шпата (KO·AlO·6SiO). В качестве слюд может быть мусковит, флагопит, биотит.
3
2
3
3
3
3
Доломит - CaMg(CO) - минерал группы карбонатов, по химическому составу двойной карбонат кальция и магния - CaCO·MgCO, содержит примеси глины, известняка. При температуре 600-700°C происходит диссоциация MgCO, при 830-900°C происходит диссоциация CaCO.
Череп представляет собой бой обожженных керамических изделий и состоит в основном из силикатов кальция и магния и кварца.
2
2
Стеклобой представляет собой сплав смеси различных силикатов (NaO·CaO·6SiO).
1. Дозируют и подвергают помолу в шаровой мельнице до остатка на сите 0,08 не более 1% кембрийскую глину, стеклобой, череп, гранитные отсевы, доломит, силикат-глыбу и гранулированный доменный шлак.
2. Дозируют воду.
3. Сухие компоненты жаростойкой кладочной смеси затворяют водой, перемешивая компоненты в течение 3-5 минут.
4. При необходимости жаростойкая кладочная смесь используется для изготовления изделий требуемой формы и образцов для проведения физико-механических испытаний методом литья.
5. Твердение кладочной смеси осуществляется в течение суток в нормальных условиях.
6. Затвердевшие образцы вынимают из форм и сушат при температуре 100-110°C.
7. Высушенные образцы готовы к эксплуатации. После обжига при плюс 1100°C образцы кладочной смеси испытывались на прочность.
Состав и свойства кладочной смеси представлены в таблице 3.
Анализ данных таблицы 3 показывает, что предлагаемый состав обеспечивает получение кладочной смеси, у которой марка по прочности составляет M200 и, следовательно, расширяется диапазон применения. При получении кладочной смеси заявляемого состава используются побочные продукты металлургического производства и керамической промышленности, что благоприятно сказывается на экологической обстановке, а также снижает себестоимость продукции.
Жаростойкая кладочная смесь, характеризуемая физико-механическими характеристиками, указанными в таблице 3, может быть использована для кладки печей и тепловых агрегатов с температурой применения до плюс 1100°C.
Анализируя данные таблицы 3, можно сделать вывод, что жаростойкая кладочная смесь характеризуется увеличением прочности в два раза, что увеличивает срок службы смеси и достигается попутный эффект утилизации отходов.