Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОЙ БЕТОННОЙ СМЕСИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЖАРОСТОЙКОЙ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к способам производства изделий из жаростойкой бетонной смеси и может быть использовано для футеровки промышленных тепловых агрегатов, работающих при температуре до 1300°С и, в частности, для футеровки вагонеток обжига кирпича.

Известен способ изготовления жаростойкой бетонной смеси, включающий перемешивание шамотного заполнителя, тонкомолотой добавки (шамот и обожженный гидратированный глиноземистый цемент), феррохромового шлака и жидкого стекла, и способ изготовления изделий из жаростойкой бетонной смеси, включающий ее твердение (см. описание к а.с. №590291 от 13.10.76).

Наиболее близкий к заявляемому объекту по технической сущности и выбранный заявителем в качестве прототипа является способ изготовления огнеупорных материалов по бетонной технологии для футеровки вагонеток обжига кирпича и других тепловых агрегатов, включающий смешение шамотного заполнителя двух фракций (менее 8 мм и менее 3 мм), самораспадающегося феррохромового шлака, жидкого стекла (плотностью 1,39-1,41 г/см³) и пены на основе синтетического пенообразователя или гидролизаторов в протеина (см. описание к патенту №2145311 от 07.07.98, МКИ С 04 В 19/04).

Недостатками этого способа являются невысокая механическая прочность элементов футеровки тепловых агрегатов в интервале температур 20-1300°С (до 20 МПа), повышенная пористость и относительно невысокая термостойкость бетона (30-40 водных теплосмен).

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эксплуатационных характеристик элементов футеровки тепловых агрегатов за счет повышения прочности бетона и его термостойкости.

Это достигается тем, что в известном способе изготовления жаростойкой бетонной смеси, включающем смешение шамотного заполнителя и самораспадающегося феррохромового шлака, согласно изобретению в качестве шамотного заполнителя используют шамот фракции 5-10 мм и менее 5 мм, а после указанного смешения в полученную сухую смесь вводят едкий натр в виде водного раствора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Предлагается способ изготовления изделий из жаростойкой бетонной смеси, содержащей самораспадающийся феррохромовый шлак и шамотный заполнитель, включающий ее твердение, в котором согласно изобретению изготовление указанной бетонной смеси осуществляют, как указано выше, уплотняют ее, а твердение осуществляют при тепловой обработке по следующему режиму:

Введение в состав бетонной смеси водного раствора едкого натра обеспечивает образование в системе: алюмосиликат (шамот) - силикат кальция (самораспадающийся феррохромовый шлак) - едкий натр - вода, натриевых гидроалюмосиликатов гидрокальциевых силикатов. Эти продукты гидратации комплексного вяжущего обеспечивают надежное сцепление заполнителя с растворной составляющей бетона, а твердение данной системы в условиях тепловой обработки при оптимальных режимах ускоряет твердение и позволяет зафиксировать определенную форму кристаллогидратов, предотвращая образование промежуточных продуктов. Полученный таким способом композиционный материал обладает высокой прочностью. Близкая химическая однородность продуктов гидратации с шамотным заполнителем обеспечивает близость значений коэффициентов температурного расширения составляющих бетона, что обеспечивает высокие значения термической стойкости полученного бетона.

Кроме того, бетонная смесь, приготовленная путем смешения шамотного заполнителя и компонента вяжущего - самораспадающегося феррохромового шлака с последующим добавлением в смесь раствора едкого натра, обладает высокой технологичностью и может сохранять свои пластические свойства до трех суток, что позволяет обеспечить такому производству безотходность.

Проведенные патентные исследования не выявили идентичных и сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне заявляемого технического решения.

Отечественная промышленность располагает материалами и оборудованием для реализации предлагаемого технического решения и возможностью его широкого использования. Применение: элементы футеровки тепловых агрегатов, работающих до 1250-1300°С: футеровка и элементы канализованного пода вагонеток обжига глиняного кирпича (до настоящего времени изготавливались только из керамики), сантехнических изделий; элементы конструкций туннельных и кольцевых печей обжига кирпича; элементы обмуровки котлов ТЭЦ и ГРЭС; верхние конструкции титано-магниевых электролизеров и т.д.

Способ осуществляется следующим образом.

В смеситель принудительного действия засыпаются расчетное количество сухих компонентов: шамотный щебень (5-10 мм), шамотный песок (менее 5 мм), модуль крупности 2,5 и самораспадающийся феррохромовый шлак. Для получения бетонной смеси были испытаны три смеси. Составы смесей приведены в таблице 1.

Отдельно готовится раствор едкого натра плотностью 1,3-1,4 г/см³. После тщательного перемешивания сухих компонентов в смеситель заливается раствор едкого натра в таком количестве, чтобы обеспечить введение необходимого количества едкого натра в пересчете на твердое состояние. После одной минуты перемешивания подвижность смеси корректируется добавлением чистой воды. Полученная бетонная смесь раскладывается в приготовленные формы. Затем смесь уплотняется на вибростоле. Уложенная смесь направляется в камеру тепловой (термической) обработки, где осуществляется ее твердение по режиму: подъем температуры до 60-70°С (предпочтительно 65°С) в течение 2,0-2,5 часов с выдержкой при этой температуре 14 часов; подъем температуры до 90-95°С в течение 1,5 часов с выдержкой при этой температуре 5 часов; подъем температуры до 110-120°С (предпочтительно 115°С) в течение 2,0-2,5 часов с выдержкой при этой температуре 10 часов и снижение температуры (охлаждение) до 50-70°С в течение 4 часов.

Свойства жаростойких бетонов по предлагаемому способу и прототипа приведены в табл.1.

Таким образом, изделия, полученные по предлагаемому способу, по совокупности основных свойств имеют высокие показатели. Высокие значения прочности и термостойкости обеспечивают более эффективное и надежное применение изделий из жаростойкого бетона и позволяют расширить области применения.