Патент на изобретение №2257363

(54) СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕГКОГО ОГНЕУПОРНОГО БЕТОНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству легких огнеупорных бетонов. Техническим результатом является повышение прочности и снижение плотности свежеотформованных изделий при утилизации отходов и сохранении времени отверждения. Сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного бетона, включающая алюминиевую пудру, ортофосфорную кислоту 60% концентрации и глиноземистый шлак, дополнительно содержит сернокислый шлам и вермикулит при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевая пудра 3 – 4, указанная ортофосфорная кислота 22 – 25, глиноземистый шлак 40 – 42, сернокислый шлам 12 – 14, вермикулит 15 – 23. 2 табл.

Заявляемое изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству легких огнеупорных бетонов.

Наиболее близкой по достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является сырьевая смесь, состоящая из ортофосфорной кислоты 60% концентрации, алюминиевой пудры, глиноземистого шлака, керамзита и серной кислоты отработанной 72-74% концентрации при следующем соотношении компонентов (мас.%): указанная ортофосфорная кислота 12-14; алюминиевая пудра 2-3; глиноземистый шлак и керамзит мелкозернистый в соотношении 2:1; указанная серная кислота 6-7 [Патент РФ №2102357, 1998 г. – прототип].

Недостатком сырьевой смеси является невысокая прочность при больших значениях плотности при использовании в качестве наполнителя малопрочного и относительно тяжелого керамзита фракции 0-5 мм.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение прочности и снижение плотности свежеотформованных изделий при утилизации отходов и сохранении времени отверждения.

Технический результат, полученный в результате решения поставленной задачи, достигается тем, что сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного бетона, включающая алюминиевую пудру, ортофосфорную кислоту 60% концентрации, глиноземистый шлак, дополнительно содержит сернокислый шлам и вермикулит при следующем соотношении компонентов (мас.%):

алюминиевая пудра 3-4

указанная ортофосфорная кислота 22-25

глиноземистый шлак 40-42

сернокислый шлам 12-14

вермикулит 15-23

Сернокислый шлам представляет собой продукт, образующийся травлением окалины при производстве стальных труб серной кислотой с последующей нейтрализацией известняком. Полученный при этом отход в виде шлама не находил применения и в больших количествах вывозился в отвал, ухудшая экологическое состояние в регионе. Химический состав шлама включает: Fе₂О₃ – 10-15%; MgO – 3-5%; SiO₂ – 7,3%; CaSO₄ – 25-30%; Сr₂О₃ – 1%; СаF₂ – 25-30% и др. Содержание в шламе оксидов Si, Cr, Mg и Fe является положительным фактором для применения в огнеупорных смесях, так как фосфатные системы Н₃РO₄, содержащие эти катионы, обладают высокими прочностными и огнеупорными свойствами.

Содержащийся в сернокислом шламе сернокислый кальций (до 30%) взаимодействует с ортофосфорной кислотой по реакции:

В результате образовавшаяся серная кислота взаимодействует с находящейся в смеси алюминиевой пудрой по реакции:

Образовавшиеся соединения Al₂(SO₄)₃, Аl(ОН)₃, а также полученные в результате аналогичного взаимодействия алюминиевой пудры с ортофосфорной кислотой Аl(Н₂РO₄)₃ обеспечивают быстрый набор прочности.

Снижение плотности полученных изделий происходит за счет выделения водорода и применения вермикулита фракции 0-5 мм, который отличается по сравнению с керамзитом меньшей в 2-3 раза плотностью при сохранении высоких огнеупорных свойств.

Таким образом, введение в сырьевую смесь сернокислого шлама, содержащего оксиды Са, Fe, Cr, Mg и Si, активно взаимодействующих с ортофосфорной кислотой и повышающих прочность и огнеупорность, а также вермикулита в качестве наполнителя, имеющего плотность, меньшую плотности керамзита в 2-3 раза, обеспечивает получение быстротвердеющей смеси повышенной прочности и меньшей плотности по сравнению с прототипом, что является новым техническим свойством заявляемой сырьевой смеси для производства легкого огнеупорного бетона.

Сырьевую смесь готовят в следующей последовательности. К сернокислому шламу добавляют ортофосфорную кислоту 60-% концентрации в количестве 30% от общего объема и полученную смесь перемешивают в течение 1-2 минут. Алюминиевую пудру, глиноземистый шлак и вермикулит фракции 0-5 мм перемешивают до однородной массы. Подготовленные смеси сернокислого шлама и ортофосфорной кислоты, а также алюминиевой пудры, глиноземистого шлака и вермикулита соединяют и затворяют оставшимся количеством (70%) ортофосфорной кислоты. Полученную смесь перемешивают до начала тепловыделения и формуют в изделие.

Для экспериментальной проверки заявленного состава сырьевой смеси были подготовлены несколько составов с различным соотношением компонентов, три из которых показали оптимальные результаты.

Составы заявляемой сырьевой смеси представлены в таблице 1, а их физико-механические свойства в сопоставлении с известными свойствами по прототипу указаны в таблице 2.

Из анализа представленных в таблицах 1 и 2 данных видно, что заявленная сырьевая смесь при указанных соотношениях входящих в нее компонентов по сравнению с сырьевой смесью по прототипу при одинаковом времени отверждения для всех трех составов обеспечивает повышение прочности на 60-68.7% и уменьшение плотности на 6-13%.

Использование заявленной сырьевой смеси позволит повысить огнеупорные свойства при увеличении прочности и снижении плотности, улучшить экологическую обстановку и снизить стоимость за счет использования неутилизированных отходов производства, что является положительным эффектом предложенного технического решения.

Формула изобретения

Сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного бетона, включающая алюминиевую пудру, ортофосфорную кислоту 60%-ной концентрации и глиноземистый шлак, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сернокислый шлам и вермикулит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминиевая пудра 3 – 4

Указанная ортофосфорная кислота 22 – 25

Глиноземистый шлак 40 – 42

Сернокислый шлам 12 – 14

Вермикулит 15 – 23

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.01.2007

Извещение опубликовано: 20.02.2008 БИ: 05/2008