КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ
COMPOSITION FOR MAKING HEAT-RESISTANT COMPOSITES

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-глыба (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 (патент РФ №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. 31.05.20910; опубл. 20.01.2012. Бюл. №2 [1]).
Недостатком указанного состава композиции является относительно низкая прочность 2,65-2,75 МПа.
3
4
2
2
3
2
3
2
3
2
Наиболее близкой к изобретению является композиция для получения жаростойких композитов, включающая следующие компоненты, мас. %: отработанный катализатор ИМ-2201 - 10-15; щебень - 33-40; песок - 10-13; HPO - 10-15; алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с содержанием, мас. %: SiO - 7,2; AlO - 68,3; FeO - 1,4; MgO - 0,7; CrO - 10,2; RO - 11,8 - 24-30 (патент РФ №2528643, МПК С04В 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов/ Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Репин М.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. - №2013110158; заявл. 06.03.2013; опубл. 20.09.2014. Бюл. 26 [2]).
Недостатком указанного состава композиции являются относительно низкий предел прочности при сжатии и термостойкость.
Сущность изобретения - повышение качества жаростойкого композита.
Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких композитов.
3
4
2
2
3
2
3
Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, HPO и алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов дополнительно вводят ферропыль из самораспадающихся шлаков низкоуглеродистого феррохрома с размером частиц не более 0,5 мм и с содержанием оксидов: %: SiO - 30,2; AlO - 7,8; СаО - 45,4; MgO - 7,3; CrO - 7,8; п.п.п. - 1,5 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
отработанный катализатор ИМ-2201
10-15
щебень
33-40
H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>
10-15
алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов
24-30
ферропыль из самораспадающихся шлаков
низкоуглеродистого феррохрома
10-13
Ферропыль из самораспадающихся шлаков низкоуглеродистого феррохрома является отходом актюбинского завода ферросплавов филиала АО «ТНК «Казхром».
Самораспадающийся ферросплавный шлак отход электрометаллургического производства феррохрома представляет собой пылевидный материал с размером частиц не более 0,5 мм.
2
2
2
Самораспадающийся шлак - это разрушение зерен двухкальциевого силиката с образованием мелкодисперсного порошка, происходящее вследствие развития в массе зерен напряжения, превышающего их предел прочности. Напряжение в массе зерен возникают в результате полиморфизма 2CaO·SiO, изменения объема расплава при охлаждении. Переход β->>γ 2CaO·SiO сопровождается увеличением объема на 12%. Удельная поверхность самораспадающихся ферросплавных шлаков составляет 1800-2500 см/г. Химический состав ферропыли из самораспадающихся шлаков низкоуглеродистого феррохрома представлен в таблице 1.
2
3
Алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов образуются в процессе обработки алюминиевых сплавов металлургических заводов. Из отработанных травильных растворов осаждается осадок, который концентрируется на дне ванны и постепенно кристаллизуется. Шлам этой группы отличается высоким содержанием AlO и может при определенных условиях стать заменителем природного пирофиллита, бокситов и других алюмосодержащих компонентов при производстве жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Размер частиц алюмохромистых отходов травления алюминиевых сплавов от 0,1 до 5 мкм, химический состав представлен в таблице 1.
3
4
Для изготовления жаростойких композитов (бетонов) использовались щебень, ортофосфорная кислота (HPO) и отработанный катализатор ИМ-21 согласно требований ГОСТов и ТУ (таблица 2):
3
а) щебень, отвечающий требованиям ГОСТа 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия» М 600, 800-1000, со средней плотностью зерен от 2,0 до 2,5 кг/м из карбонатных пород, добываемый в Самарской области, фракции 5-10 мм;
3
4
3
4
б) в качестве связующей использовалась ортофосфорная кислота HPO в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч) ОКП 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (HPO), не менее 85%, плотность не менее 1,69;
3
2
3
в) 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/см, массовая доля AlO не менее 70%. Отработанный катализатор использовался как огнеупорный материал.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Технологический процесс производства бесцементных жаростойких композитов (бетонов) и изготовления изделий и конструкций из них включает в себя приготовление формовочной массы, формование изделий и термообработку.
Следует отметить, что для своего затвердения и набора марочной прочности жаростойкие 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 композит (бетон) из предложенных составов имеет более высокие показатели по механической прочности и термостойкости, чем прототип.
Полученное техническое решение при использовании ферропыли из самораспадающихся шлаков низкоуглеродистого феррохрома позволяет повысить показатели по механической прочности и термостойкости жаростойкого композита (бетона).
Использование техногенного сырья при получении жаростойкого композита (бетона) способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для строительных материалов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №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 СП. Королева. - №2010122114; заявл. 31.05.20910; опубл. 20.01.2012. Бюл. №2
2. Патент РФ №2528643, МПК С04В 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов / Абдрахимова Е.С, Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Репин М.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. - №2013110158; заявл. 06.03.2013; опубл. 20.09.2014. Бюл. 26