КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ

Название	КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ
Разработчик (Авторы)	Абдрахимова Елена Сергеевна, Абдрахимов Владимир Закирович, Кайракбаев Аят Крымович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2602542
Дата регистрации	20.11.2016
Правообладатель	федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
Область применения (класс МПК)	C04B 28/34 (2006.01)

Описание изобретения

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.

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; H3PO4 - 10-15; алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с содержанием, мас. %: SiO2 - 7,2; Al2O3 - 68,3; Fe2O3 - 1,4; MgO - 0,7; Cr2O3 - 10,2; R2O - 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.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, H3PO4 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: %: SiO2 - 30,2; Al2O3 - 7,8; СаО - 45,4; MgO - 7,3; Cr2O3 - 7,8; п.п.п. - 1,5 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

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.

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·SiO2, изменения объема расплава при охлаждении. Переход β->>γ 2CaO·SiO2 сопровождается увеличением объема на 12%. Удельная поверхность самораспадающихся ферросплавных шлаков составляет 1800-2500 см2/г. Химический состав ферропыли из самораспадающихся шлаков низкоуглеродистого феррохрома представлен в таблице 1.

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 Al2O3 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.

Для изготовления жаростойких композитов (бетонов) использовались щебень, ортофосфорная кислота (H3PO4) и отработанный катализатор ИМ-21 согласно требований ГОСТов и ТУ (таблица 2):

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/м3 из карбонатных пород, добываемый в Самарской области, фракции 5-10 мм;

б) в качестве связующей использовалась ортофосфорная кислота H3PO4 в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч) ОКП 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4), не менее 85%, плотность не менее 1,69;

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/см3, массовая доля Al2O3 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

Формула изобретения

Композиция для изготовления жаростойких композитов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, Н3РО4 и алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ферропыль из самораспадающихся шлаков низкоуглеродистого феррохрома с размером частиц не более 0,5 мм и с содержанием оксидов: %: SiO2 - 30,2; Al2O3 - 7,8; СаО - 45,4; MgO - 7,3; Cr2O3 - 7,8; п.п.п. - 1,5 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Изобретение "КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ КОМПОЗИТОВ" (Абдрахимова Елена Сергеевна, Абдрахимов Владимир Закирович, Кайракбаев Аят Крымович ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога