// //
Дом arrow Статьи arrow Пенобетон arrow Жаростойкий пенобетон
Жаростойкий пенобетон

     Изобретение относится к промышленности производства материалов и может быть использовано для футеровки тепловых агрегатов.

     Известны составы жаростойких пенобетонов, включающих портландцемент, шамот, пенообразователь и воду – аналог [1].

     Недостатком указанного пенобетона является то, что температура применения его не превышает 1200 0С, он обладает повышенной усадкой и резким необратимым снижением прочности после нагревания в области температур 800-900 0С.

     Известен также наиболее близкий к изобретению по технической сущности и достигаемому результату состав безобжигового огнеупора, включающий отработанный катализатор производства серы, пиритные огарки, трепел, известь и шамот в качестве заполнителя при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Отработанный катализатор производства серы   20,0-22,1

Пиритные огарки        5,3-6,8

Трепел         5,6-7,2

Известь         6,0-6,68

Шамот         57,5-62,5 

     Этот состав в качестве компонентов, обеспечивающих гидратационное твердение, содержит известь и трепел, в качестве компонентов, формирующих керамическую структуру – отработанный катализатор производства серы и пиритные огарки, в качестве заполнителя – шамот фракции 0-2,5 мм. Безобжиговый огнеупор изготовляют путем смешивания сухих компонентов, затворения смеси водой, гидратации смеси – получение смеси, обладающей контактно-конденсационным твердением, прессования изделий под давлением не менее 60 МПа, высушивания изделий до полной потери влаги. Из штучных изделий монтировалась футеровка теплового агрегата, производился его розжиг, осуществлялся подъем температуры до 1400 0С и изотермическая выдержка 3 часа. При этом изделия упрочнялись в 5,0-6,0 раз за счет формирования керамической структуры  – прототип [2].

     Недостатками указанного огнеупора являются высокие плотность и теплопроводность, что вызывает необходимость устройства футеровки большой толщины, необходимость применения высокого (не менее 60МПа) давления прессования.

     Целью изобретения является получение огнеупорных изделий ячеистой структуры, приобретающих начальную прочность в течении трех суток за счет гидратационного твердения вяжущего, а конечную прочность при первом рабочем розжиге теплового агрегата, где смонтирована футеровка, обладающих пониженной плотностью и теплопроводностью.

     Поставленная цель достигается тем, что формовочная смесь для получения жаростойкого пенобетона содержит в качестве компонента , обеспечивающего гидратационное твердение – глиноземистый цемент, в качестве компонентов, формирующих керамическую структуру при обжиге – отработанный катализатор производства серы и пиритные огарки, в качестве заполнителя – керамзитовую пыль, в качестве компонента формирующего ячеистую структуру – пеноконцентрат «Унипор» при следующем соотношении компонентов, мас. %: глиноземистый цемент 12,0-16,0; отработанный катализатор производства серы 7,0-8,0; пиритные огарки 2,5-3,5; керамзитовую пыль 20,0-24,0; пеноконцентрат «Унипор» 1,5-2,5; вода – остальное.

     Глиноземистый цемент М 500, удовлетворяющий требованиям ГОСТа.

     Отработанный катализатор производства серы представляет собой округлые гранулы диаметром 3-7 мм с удельной поверхностью 100-125 м2/г, состоящей на 95-97% из химически активного компонента - - Al2O3, в качестве примесей содержит серу, сульфаты и углерод.

     Пиритные огарки образуются при обжиге флотационных колчеданов в печах кипящего слоя.

     Керамзитовая пыль – отход, образующийся при обжиге керамзитового гравия во вращающихся печах, представляющая собой продукт, содержащий 30-35% тонкодисперсной фракции с размером частиц менее 0,14 мм и 65-70% песчаной фракции с размером частиц 0,14-2,5 мм. Имеет активность по связыванию CaO 115 мг/г.

     В качестве пенообразующей добавки использован протеиновый пенообразователь «Унипор».

     Ячеистая структура жаростойкого пенобетона формируется за счет введения в состав отдельно приготовленной пены из пеноконцентрата «Унипор» и воды.

     Жаростойкий пенобетон приобретает необходимую для монтажа прочность за счет гидратационного твердения глиноземистого цемента. Изделия, изготовленные из разработанной формовочной смеси, при первом рабочем розжиге теплового агрегата, где они смонтированы, существенно упрочняются за счет целенаправленных процессов твердофазового спекания вяжущего и  компонентов, формирующих керамическую структуру, в которых активная форма глинозема образует непрерывный ряд твердых растворов в широком температурном интервале. Кроме этого, образуются другие упрочняющие соединения между компонентами смеси.

     При изготовлении пенобетонных изделий ячеистой структуры отработанный катализатор производства серы подвергался сухому помолу до удельной поверхности 2000-2500 см2/г. Глиноземистый цемент, отработанный катализатор производства серы, пиритные огарки, керамзитовая пыль дозировались в необходимых соотношениях по массе и тщательно перемешивались. Одновременно в быстроходном лопастном смесителе готовилась стойкая пена из пеноконцентрата «Унипор» и воды с кратностью вспенивания 8-10. В полученную пену всыпалась подготовленная сухая смесь твердых компонентов при постоянном интенсивном перемешивании. Формовочная смесь тщательно перемешивалась для обеспечения необходимой гомогенизации и поризации.

     Приготовленная по указанной рецептуре и технологии пенобетонная формовочная смесь загружалась в формы на 2/3 их высоты.

     После формования и схватывания цемента изделия выдерживались во влажных условиях трое суток для набора начальной прочности. Затем изделия высушивались при температуре 105-150 0С до полной потери ими влаги в течение 5-6 часов. Изделия обжигались по ускоренному режиму: подъем температуры до максимальной со скоростью 300 0С/ч, выдержка при максимальной температуре 1400 0С – 3 часа, охлаждение – 7 часов.

     Таким образом, в процессе приготовления пенобетонной смеси, формировалась ячеистая структура материала. В результате химического взаимодействия глиноземистого цемента с водой происходило гидратационное твердение и пенобетонные изделия в течение трех суток твердения во влажной среде  набирали прочность, достаточную для монтажа футеровки.

     При первом рабочем розжиге теплового агрегата, отфутерованного пенобетонными изделиями, на первой стадии подъема температуры из них удалялась остаточная влага. Затем при подъеме температуры происходило значительное (в 5-5,6 раза) повышение прочности изделий за счет целенаправленных процессов твердофазового спекания активной формы глинозема с остальными компонентами в широком температурном интервале, при которых образовывался непрерывный ряд твердых растворов и упрочняющих соединений между компонентами смеси.

     Повышенная активность - Al2O3 к химическому взаимодействию с другими компонентами проявляется до 940 0С, а умеренная до 1200 0С, то есть до температуры перехода в - Al2O3.

     Ускорение спекания глинозема происходит в присутствии Fe2O3. Температура начала образования твердого раствора в системе Al2O3 - Fe2O3 составляет 900 0С и при повышении температуры до 1400 0С количество оксида железа в твердом растворе увеличивается.

     При этом возможно прохождение следующих реакций.

  1. Деструкция гидросиликатов кальция при температуре выше 700 0С, образовавшихся в результате гидратационного твердения:

      

 
 
 
 

     Для экспериментальной проверки эффективности заявленного состава жаростойкого пенобетона были приготовлены пять составов пенобетонных смесей, три из которых показали оптимальные значения по средней плотности, коэффициенту теплопроводности и прочности (табл. 1).

     В таблице 2 приведены свойства жаростойкого пенобетона.

     Из приведенных данных видно, что цель изобретения достигнута – жаростойкие пенобетонные изделия, полученные из разработанных составов формовочных смесей, имеют достаточную для монтажа прочность, значительно (в 5,0-5,7 раза) упрочняются при обжиге, имеют малую среднюю плотность. Использование изобретения позволит получать жаростойкие изделия пониженной плотности, обладающие высокой теплоизолирующей способностью. Внедрение изобретения позволит найти широкое применение многотоннажным промышленным отходам, не потребует существенных капитальных затрат.

Таблица 1

Составы формовочных смесей

Наименование компонента Содержание компонентов в составе, мас. %
Запредельный состав (1) 1 2 3 Запредельный состав (2) Прототип
Глиноземистый цемент 12,0 12,0 14,0 16,0 18,0 --
Отработанный катализатор производства серы 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 22,1
Пиритные огарки 2,0 2,5 3,0 3,0 4,0 6,8
Трепел -- -- -- -- -- 7,2
Известь -- -- -- -- -- 6,4
Шамот марки ША -- -- -- -- -- 57,5
Керамзитовая пыль 25,0 20,0 22,0 24,0 26,0 --
Унипор 1,5 1,5 2,0 2,5 3,0 --
Вода 53,0 57,0 51,5 46,0 40,5 100% сверх 100%
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2

Свойства жаростойкого огнеупора ячеистой структуры

 
Показатели Составы
Запредельный состав (1) Предлагаемые Запредельный состав (2) Прототип
1 2 3
Средняя плотность, кг/м3 650 450 500 550 700 --
Предел прочности при сжатии, МПа, после термообработки при температуре, 0С:

120

1300

1400

 
 
 
0,7

3,5

3,9

 
 
 
0,8

4,0

4,4

 
 
 
1,0

5,0

5,6

 
 
 
1,2

6,0

6,6

 
 
 
1,7

8,5

9,5

 
 
 
7,0

35,0

40,0

Термическая стойкость, теплосмен:

800 0С – вода

1300 0С – вода

 
 
15,0

5,0

 
 
16,0

4,0

 
 
17,0

4,0

 
 
18,0

5,0

 
 
20,0

6,0

 
 
20,0

5,0

Остаточная прочность при сжатии :

после обжига при 1300 0С

после обжига при 1400 0С

 
 
 
 
440

510

 
 
 
 
500

560

 
 
 
 
500

570

 
 
 
 
510

600

 
 
 
 
510

600

 
 
 
 
500

600

Коэффициен теплопроводности, Вт/м 0С 0,24 0,15 0,16 0,17 0,27 --
 

 

     

     Аналог

  1. Рекомендации по изготовлению изделий из жаростойкого ячеистого бетона. – М., НИИЖБ, 1984, 26 с.
 
 

    Прототип

  1. Патент на изобретение РФ № 2150441 RU, М. кл. С 04 В 35/057, 35/22. Безобжиговый огнеупор/ Чумаченко Н.Г., Рябова М.В.,  Сухов В.Ю. – Опубл. 10.06.2000. – Бюл. № 16, 2000// Открытия. Изобретения, 18 с.
 
 
 

    Авторы:  В.Ю.Сухов

        А.И.Хлыстов

        Р.Т.Риязов

        В.М.Горин 

        С.А.Токарева 
         
         

    Патентовед:

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.