[go: up one dir, main page]

RU2580866C1 - Composition for producing heat-resistant concrete - Google Patents

Composition for producing heat-resistant concrete Download PDF

Info

Publication number
RU2580866C1
RU2580866C1 RU2014149777/03A RU2014149777A RU2580866C1 RU 2580866 C1 RU2580866 C1 RU 2580866C1 RU 2014149777/03 A RU2014149777/03 A RU 2014149777/03A RU 2014149777 A RU2014149777 A RU 2014149777A RU 2580866 C1 RU2580866 C1 RU 2580866C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sludge
heat
composition
resistant concrete
cao
Prior art date
Application number
RU2014149777/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Сергеевна Абдрахимова
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
Priority to RU2014149777/03A priority Critical patent/RU2580866C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2580866C1 publication Critical patent/RU2580866C1/en

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to construction materials, particularly to production of heat-resistant concrete based on chemical binding substances. Technical result is high ultimate compression strength and heat resistance of refractory concrete. Composition for refractory concrete contains phosphoric acid and spent catalyst IM-2201, carbonate sludge from water treatment system, alumocalcium sludge and sludge from caustic etching of aluminium and its alloys containing, wt%: SiO2 - 18; Al2O3 - 48.8; Fe2O3 - 12; CaO - 1.3; MgO - 2.5; R2O - 9.9; LOI 34.5 in following ratio, wt%: spent catalyst IM-2201 10-15, carbonate slurry from water treatment 33-40, alumocalcium sludge 10-13, H3PO4 10-15, sludge from caustic etching of aluminium and alloys thereof containing, wt%: SiO2 - 18; Al2O3 - 48.8; Fe2O3 - 12; CaO - 1.3; MgO - 2.5; R2O - 9.9; LOI 34.5, 24-30.
EFFECT: use of man-made materials in preparation of heat-resistant concrete promotes recycling of industrial waste, protects environment and expands raw material base for building materials.
1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. К химическим связующим, применяемым в жаростойких бетонах, относятся жидкое стекло, силикат-глыбу (прозрачный стекловидный сплав щелочных силикатов - полуфабрикат жидкого стекла) и фосфатные связки.The invention relates to the field of building materials, in particular the production of heat-resistant concrete based on chemical binders. Chemical binders used in heat-resistant concrete include water glass, silicate block (a transparent glassy alloy of alkaline silicates - semi-finished liquid glass) and phosphate bonds.

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 / пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 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].Known compositions for producing porous aggregates (for concrete) based on chemical binders of the following composition, wt.%: Water glass - 45-65; sodium chloride - 5-15; the waste of a mining and processing factory in coal enrichment - 15-20; inter-shale clay formed during the production of oil shale - 15-20 / US Pat. Russian Federation No. 2440312, IPC C04B 14/24. Composition for the production of porous aggregate. / Abdrakhimova E.S., Roshchupkina I.Yu., Abdrakhimov V.Z., Kulikov V.A .; Applicant and patent holder Samara State Aerospace University named after academician S.P. Queen. - No. 2010122114, declared 05/31/20910; publ. 01/20/2012. Bull. No. 2 / [1].

Недостатком указанного состава композиции является относительно низкая прочность 2,65-2,75 МПа.The disadvantage of this composition is the relatively low strength of 2.65-2.75 MPa.

Наиболее близкой к изобретению является композиция для получения жаростойких бетонов (композитов), включающая следующие компоненты, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 - 10-15; щебень - 33-40; песок - 10-13; H3PO4 - 10-15; шлаки от выплавки ферротитана с содержанием, мас.%: SiO2 - 2,5; Al2O3 - 72,18; TiO2 - 10,2; Fe2O3 - 0,30; CaO - 11,4; MgO - 3,3 - 24-30 / пат Российской Федерации №2521005, МПК С04В 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Колпаков А.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. №2013102609. Заявл. 21.01.2013; опубл. 27.06.2014. Бюл. №18 [2].Closest to the invention is a composition for producing heat-resistant concrete (composites), comprising the following components, wt.%: Spent catalyst IM-2201 - 10-15; crushed stone - 33-40; sand - 10-13; H 3 PO 4 - 10-15; slag from the smelting of ferrotitanium with a content, wt.%: SiO 2 - 2.5; Al 2 O 3 - 72.18; TiO 2 - 10.2; Fe 2 O 3 - 0.30; CaO - 11.4; MgO - 3.3 - 24-30 / Pat of the Russian Federation No. 2521005, IPC С04В 28/34. Composition for the manufacture of heat-resistant composites. / Abdrakhimova E.S., Roshchupkina I.Yu., Abdrakhimov V.Z., Kolpakov A.V .; applicant and patent holder Samara State Aerospace University named after S.P. Queen. No. 2013102609. Claim 01/21/2013; publ. 06/27/2014. Bull. No. 18 [2].

Недостатком указанного состава композиции является относительно низкий предел прочности при сжатии после твердения и нагревания до температуры 1200°C и низкая термостойкость.The disadvantage of this composition is the relatively low compressive strength after hardening and heating to a temperature of 1200 ° C and low heat resistance.

Задача изобретения - повышение качества жаростойкого бетона (композита).The objective of the invention is to improve the quality of heat-resistant concrete (composite).

Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов (композитов).The technical result of the invention is to increase the compressive strength and heat resistance of heat-resistant concrete (composites).

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201 и H3PO4, дополнительно вводят карбонатный шлам системы водоочистки, алюмокальциевый шлам и шлам щелочного травления алюминия и его сплавов с содержанием, мас.%: SiO2 - 1,8; Al2O3 - 48,8; Fe2O3 - 1,2; CaO - 1,3; MgO - 2,5; R2O - 9,9; п.п.п. 34,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:The specified technical result is achieved by the fact that in the known composition, including the spent catalyst IM-2201 and H 3 PO 4 , carbonate sludge from the water treatment system, calcium-aluminum sludge and alkali sludge from aluminum and its alloys with a content, wt.%: SiO 2 - are additionally introduced 1.8; Al 2 O 3 - 48.8; Fe 2 O 3 - 1.2; CaO - 1.3; MgO - 2.5; R 2 O - 9.9; p.p.p. 34.5 in the following ratio of components, wt.%:

отработанный катализатор ИМ-2201spent catalyst IM-2201 10-1510-15 карбонатный шлам системы водоочисткиcarbonate sludge water treatment systems 33-4033-40 алюмокальциевый шламcalcium sludge 10-1310-13 H3PO4 H 3 PO 4 10-1510-15

шлам щелочного травления алюминия и его сплавовsludge alkaline etching of aluminum and its alloys

с содержанием, мас.%: SiO2 - 1,8; Al2O3 - 48,8; Fe2O3 - 1,2;with a content, wt.%: SiO 2 - 1.8; Al 2 O 3 - 48.8; Fe 2 O 3 - 1.2;

CaO - 1,3; MgO - 2,5; R2O - 9,9; п.п.п. 34,5CaO - 1.3; MgO - 2.5; R 2 O - 9.9; p.p.p. 34.5 24-3024-30

На Самарском металлургическом заводе, побочными продуктами производства являются шламы - высокодисперсные продукты.At the Samara Metallurgical Plant, by-products of production are sludge - highly dispersed products.

На данном предприятии техногенные отходы в основном представлены:Technogenic wastes are mainly represented at this enterprise:

1) шламом щелочного травления алюминия и его сплавов (алюмощелочной), образуется в результате травления алюминиевой ленты щелочью NaOH;1) sludge alkaline etching of aluminum and its alloys (alumina), is formed as a result of etching of an aluminum strip with alkali NaOH;

2) шламом систем водоочистки (карбонатным), который получается после обработки алюминиевой ленты карбонатным шламом, образующегося после умягчения воды;2) sludge from water treatment systems (carbonate), which is obtained after processing an aluminum strip with carbonate sludge formed after softening water;

3) алюмокальциевым шламом, представляющим собой смесь первых двух.3) calcium-aluminum sludge, which is a mixture of the first two.

Шламы (все три шлама) представляют собой высокодисперсные гомогенные смеси. Удельная поверхность их составляет (10-12)·103 см2/г, 80% их состава приходится на частицы размером менее 100 мкм, также присутствуют частицы с более тонкой дисперсией - 20-80 нм. Такая тонкость компонентов является особо ценным свойством шламовых отходов, так как обеспечивает повышенную гомогенизацию фосфатных связок в процессе их синтезирования. Огнеупорные изделия на базе синтезированных фосфатных связок, возможно, применять практически в любых элементах футеровки: в виде торкрет - масс, штучных блоков, различных обмазок, как связующее в элементах кладки. Рабочая температура таких огнеупоров в зависимости от состава варьируется от 1600 до 1700°C, химический состав используемых компонентов приведен в таблице 1.Sludge (all three sludges) are highly dispersed homogeneous mixtures. Their specific surface is (10-12) · 10 3 cm 2 / g, 80% of their composition falls on particles less than 100 microns in size, and there are also particles with finer dispersion - 20-80 nm. This subtlety of the components is a particularly valuable property of sludge waste, as it provides increased homogenization of phosphate binder in the process of their synthesis. It is possible to use refractory products based on synthesized phosphate bonds in almost any lining elements: in the form of shotcrete - masses, piece blocks, various coatings, as a binder in masonry elements. The operating temperature of such refractories, depending on the composition, varies from 1600 to 1700 ° C, the chemical composition of the components used is shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Для изготовления жаростойких бетонов (композитов) использовалась в качестве связующей ортофосфорная кислота H3PO4 в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 261213002110. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4), не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см3.For the manufacture of heat-resistant concrete (composites), orthophosphoric acid H 3 PO 4 was used as a binder in pure form according to GOST 6552-80, the norm was pure (parts) OKP 261213002110. Mass fraction of orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ), not less than 85 %, density not less than 1.69 g / cm 3 .

В предложенных составах, как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-21 (отходы производства), отвечающий требованиям - ТУ 38.103544-89. Химический состав катализатора представлен в таблице 1.In the proposed compositions, as in the prototype, the spent catalyst IM-21 (production waste) was used that meets the requirements of TU 38.103544-89. The chemical composition of the catalyst are presented in table 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/см3; массовая доля Al2O3 не менее 70%.According TU 38.103544-89 spent catalyst IM-2201 should have the following parameters: Appearance powder - gray-green color, a bulk density of 1.0-1.5 g / cm 3; mass fraction of Al 2 O 3 not less than 70%.

Figure 00000002
Figure 00000002

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Технологический процесс производства бесцементных жаростойких бетонов и изготовления изделий и конструкций из них включает в себя приготовление формовочной массы, формование изделий и термообработку.Information confirming the possibility of carrying out the invention. The technological process for the production of cementless heat-resistant concrete and the manufacture of products and structures from them includes the preparation of molding materials, molding of products and heat treatment.

Следует отметить, что для своего затвердения и набора марочной прочности жаростойкие бетоны требуют особую термообработку.It should be noted that for their hardening and a set of brand strength, heat-resistant concrete requires special heat treatment.

Для бетонов на ортофосфорной кислоте с компонентами, представленными в таблице 2 - нагревание до 500°C с подъемом температуры до 200°C со скоростью 60°C/ч и до 500°C-150°C/ч, выдерживание в течение 4 часов, охлаждение вместе с печью.For phosphoric acid concrete with the components shown in Table 2 - heating to 500 ° C with a temperature rise of 200 ° C at a rate of 60 ° C / h and up to 500 ° C-150 ° C / h, keeping for 4 hours, cooling with the oven.

В таблице 3 представлены физико-механические показатели жаростойкого бетона.Table 3 presents the physical and mechanical properties of heat-resistant concrete.

Figure 00000003
Figure 00000003

Как видно из таблицы 3? жаростойкий бетон из предложенных составов имеет более высокие показатели по механической прочности и термостойкости, чем прототип.As can be seen from table 3? heat-resistant concrete from the proposed compositions has higher rates of mechanical strength and heat resistance than the prototype.

Полученное техническое решение при использовании шлама щелочного травления алюминия и его сплавов; шлама систем водоочистки (карбонатным) и алюмокальциевого шлама позволяет значительно повысить показатели по механической прочности и термостойкости жаростойкого бетона.The resulting technical solution when using sludge alkaline etching of aluminum and its alloys; sludge from water treatment systems (carbonate) and alum-calcium sludge can significantly increase the mechanical strength and heat resistance of heat-resistant concrete.

Использование техногенного сырья при получении жаростойкого бетона способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению сырьевой базы для строительных материалов.The use of technogenic raw materials in the production of heat-resistant concrete contributes to the utilization of industrial waste, environmental protection and the expansion of the raw material base for building materials.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 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. Pat. Russian Federation No. 2440312, IPC C04B 14/24. Composition for the production of porous aggregate. / Abdrakhimova E.S., Roshchupkina I.Yu., Abdrakhimov V.Z., Kulikov V.A .; Applicant and patent holder Samara State Aerospace University named after academician S.P. Queen. - No.2010122114? declared 05/31/20910; publ. 01/20/2012. Bull. No. 2 /

2. Пат РФ №2521005, МПК C04B 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Колпаков А.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. №2013102609. Заявл. 21.01.2013; опубл. 27.06.2014. Бюл. №18.2. Patent of the Russian Federation No. 2521005, IPC C04B 28/34. Composition for the manufacture of heat-resistant composites. / Abdrakhimova E.S., Roshchupkina I.Yu., Abdrakhimov V.Z., Kolpakov A.V .; applicant and patent holder Samara State Aerospace University named after S.P. Queen. No. 2013102609. Claim 01/21/2013; publ. 06/27/2014. Bull. Number 18.

Claims (1)

Композиция для изготовления жаростойких бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201 и Н3РО4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбонатный шлам системы водоочистки, алюмокальциевый шлам и шлам щелочного травления алюминия и его сплавов с содержанием, мас.%: SiO2 - 1,8; Al2O3 - 48,8; Fe2O3 - 1,2; СаО - 1,3; MgO - 2,5; R2O - 9,9; п.п.п. 34,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
отработанный катализатор ИМ-2201 10-15 карбонатный шлам системы водоочистки 33-40 алюмокальциевый шлам 10-13 Н3РО4 10-15 шлам щелочного травления алюминия и его   сплавов с содержанием, мас.%: SiO2 - 1,8;   Al2O3 - 48,8; Fe2O3 - 1,2; CaO - 1,3; MgO - 2,5;   R2O - 9,9; п.п.п. 34,5 24-30
Composition for the manufacture of heat-resistant concrete, including spent catalyst IM-2201 and N 3 PO 4 , characterized in that it further comprises carbonate sludge from a water treatment system, calcium-aluminum sludge and alkaline sludge from aluminum and its alloys with a content, wt.%: SiO 2 - 1.8; Al 2 O 3 - 48.8; Fe 2 O 3 - 1.2; CaO - 1.3; MgO - 2.5; R 2 O - 9.9; p.p.p. 34.5 in the following ratio of components, wt.%:
spent catalyst IM-2201 10-15 carbonate sludge water treatment systems 33-40 calcium sludge 10-13 H 3 RO 4 10-15 sludge alkaline etching of aluminum and its alloys with a content, wt.%: SiO 2 - 1.8; Al 2 O 3 - 48.8; Fe 2 O 3 - 1.2; CaO - 1.3; MgO - 2.5; R 2 O - 9.9; p.p.p. 34.5 24-30
RU2014149777/03A 2014-12-09 2014-12-09 Composition for producing heat-resistant concrete RU2580866C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014149777/03A RU2580866C1 (en) 2014-12-09 2014-12-09 Composition for producing heat-resistant concrete

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014149777/03A RU2580866C1 (en) 2014-12-09 2014-12-09 Composition for producing heat-resistant concrete

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2580866C1 true RU2580866C1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55794313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014149777/03A RU2580866C1 (en) 2014-12-09 2014-12-09 Composition for producing heat-resistant concrete

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2580866C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1320196A1 (en) * 1986-01-16 1987-06-30 Куйбышевский инженерно-строительный институт им.А.И.Микояна Raw mixture for preparing heat-resistance concrete
SU1578107A1 (en) * 1987-08-26 1990-07-15 Всесоюзный Институт Огнеупоров Refractory compound
KR20100070983A (en) * 2008-12-18 2010-06-28 주식회사 예람 High intensity connection part composition having the phosphate
RU2521005C1 (en) * 2013-01-21 2014-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for manufacturing heat resistant composites
RU2521980C1 (en) * 2013-01-09 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for producing heat-resistant composites
RU2528643C1 (en) * 2013-03-06 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for producing heat-resistant composites

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1320196A1 (en) * 1986-01-16 1987-06-30 Куйбышевский инженерно-строительный институт им.А.И.Микояна Raw mixture for preparing heat-resistance concrete
SU1578107A1 (en) * 1987-08-26 1990-07-15 Всесоюзный Институт Огнеупоров Refractory compound
KR20100070983A (en) * 2008-12-18 2010-06-28 주식회사 예람 High intensity connection part composition having the phosphate
RU2521980C1 (en) * 2013-01-09 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for producing heat-resistant composites
RU2521005C1 (en) * 2013-01-21 2014-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for manufacturing heat resistant composites
RU2528643C1 (en) * 2013-03-06 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for producing heat-resistant composites

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2528643C1 (en) Composition for producing heat-resistant composites
RU2521980C1 (en) Composition for producing heat-resistant composites
Badanoiu et al. Preparation and characterization of foamed geopolymers from waste glass and red mud
KR101749831B1 (en) Lightweight geopolymer using fly ash highly containing unburned carbon contents and red mud and manufacturing method for the same
Lancellotti et al. Incinerator bottom ash and ladle slag for geopolymers preparation
RU2521005C1 (en) Composition for manufacturing heat resistant composites
JP5923104B2 (en) Early mold release material and method for producing concrete product
KR102321696B1 (en) Composite comprising a mineral wool comprising a sugar
Castaldelli et al. Preliminary studies on the use of sugar cane bagasse ash (SCBA) in the manufacture of alkali activated binders
KR101624612B1 (en) An inorganic ceramic foam composition which can be cured at normal temperature and method of preparing the same.
RU2374206C1 (en) Raw mixture for making ceramic objects
RU2592927C1 (en) Composition for producing heat-resistant concrete
RU2580866C1 (en) Composition for producing heat-resistant concrete
RU2580536C1 (en) Composition for producing heat-resistant concrete
KR101658887B1 (en) Method of preparing light weight aggregate using gold mine tail
RU2576067C1 (en) Composition for production of heat resistant concretes
KR101991317B1 (en) cement clinker composition
RU2567911C1 (en) Composition for manufacturing of fireproof concretes
RU2568443C2 (en) Composition for producing refractory concrete
RU2602542C1 (en) Composition for making heat-resistant composites
RU2568203C1 (en) Composition for manufacture of heat-resistant composites
RU2626488C1 (en) Composition for producing heat-resistant composites
RU2571780C1 (en) Composition for production of heat-resistant concrete
RU2553115C1 (en) Composition for manufacturing of heat-resistant concretes
RU2558567C1 (en) Composition for manufacturing heat-resistant concretes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161210