Вогнетривкий цемент

Реферат: Вогнетривкий цемент містить сировинну суміш, що включає технічний глинозем та відхід хімічного виробництва, а її хімічний склад складають СаО, Аl2О3, MgO. UA 80406 U (54) ВОГНЕТРИВКИЙ ЦЕМЕНТ UA 80406 U UA 80406 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до спеціальних та високоміцних цементів, які призначені для виготовлення вогнетривких бетонів, набивних та торкрет-мас, для створення монолітних безшовних футерівок теплонапружних ділянок високотемпературних агрегатів. Відоме в'яжуче, сировинна суміш якого має, мас. %: боксит 55,0-65,0 вапняк 63,0-80,0. Однак, при одержанні таких цементів ставляться жорстокі вимоги до якості сировинних матеріалів (SiO2 - не більш 8 мас. %, Fe2O3 - не більш 10 мас. %). В Україні є незначні родовища бокситів, яких недостатньо для виготовлення глиноземних цементів, а їх імпорт значно підвищує вартість в'яжучого. Найбільш близьким цементом до запропонованого складу є цемент - прототип, одержаний на основі хімічних відходів AT "Хімпром" (м. Волгоград), який містить, мас. %: шлам 41,29-85,76 вапняк 31,20-79,20 золо-шлакова суміш 14,24-20,80. Недоліком такого цементу є підвищена температура випалу (1380-1450 °C), а також вимоги до сировинних матеріалів по вмісту оксиду магнію - не більш 5 мас. %. Присутність оксиду магнію більше 5 мас. % призводить до зниження властивостей цементу, тому що при гідратації утворюється гідроксид магнію, який збільшується в об'ємі, що негативно впливає на механічні властивості цементу, міцність цементу падає у 2-3 рази, іноді до повної її втрати. Корисною моделлю поставлена задача підвищення механічної міцності і вогнетривкості цементу, зниження собівартості завдяки застосуванню вторинної сировини, яка містить кальцій, а також технічного глинозему, знизити температуру випалу з 1450-1500 °C до 1320-1350 °C. Технічний результат досягається завдяки тому, що на відміну від прототипу фазовий склад запропонованого цементу має 50 мас. % шламу, який представлений, в основному, моноалюмінатами кальцію СаАl2О4 і Са12Аl14О33, а також у залежності від умов охолодження цементу можлива кристалізація фази Са20Mg3Al26Sі3О68 (при повільному охолодженні) або залишкова кількість Аl2О3 (при різкому охолодженні). Глиноземистий цемент, який містить більше 65 мас. % шламу, представлений СаАl2О4 і СаАl4О7. Дані компоненти в запропонованому співвідношенні для виготовлення сировинної суміші жароміцного в'яжучого раніше не використовувались. Сировинні суміші заданого фазового складу виготовлялися у вигляді глинозему і шламу (W=40-50 мас. %), висушувалися і формувалися. Випал здійснювався в криптоловій печі при температурі 1350 °C та ізотермічній витримці 3 години. Помел клінкеру здійснювався до повного проходження крізь сито №008. Співвідношення шламу та глинозему наведено в таблиці. Для оптимізації технологічних параметрів синтезу було зроблено декілька проб сировинної суміші, яка мала склад: відходи - від 50 до 65 мас. % та технічний глинозем - від 34.5-50 мас. %. Помел і ретельне змішування компонентів проводилося в лабораторному порцеляновому млині до повного проходження крізь сито №008 (вологість суміші складала 40-50 мас. %). Отримана сировинна суміш висушувалася при температурі 100-105 °C до повного видалення вологи, після чого брикетували зразки на гідравлічному пресі діаметром 50 мм та висотою 50 мм. Випал зразків здійснювали в лабораторній криптоловій печі при температурі 1320-1380 °C протягом 3 годин. Швидкість підняття температури на печі складала 50-70 град./хв., вимір температури здійснювався за допомогою оптичного пірометру, ізотермічна витримка при максимальній температурі - 3 години. Зразки після випалу охолоджувалися двома способами: різким охолодженням (розжарений зразок виймали з печі і він остигав при кімнатній температурі) і поступовим (зразок охолоджувався разом з піччю). Після випалу зразки мололися до повного проходження крізь сито №008. Твердіння зразків відбувалось у комбінованих умовах 2, 7 та 28 діб, після цього були проведені випробування на міцність. Результати іспитів наведено у таблиці. 1 UA 80406 U Таблиця Показники 1. Хімічний склад, мас. %: СаО MgO Аl2О3 SiO2 Fe2O3 2. Міцність, МПа 3 доби 7 діб 28 діб 3. Вогнетривкість, °C 5 10 15 20 25 30 Прототип Позамежні 1 2 3 4 5 Позамежні 56,16-66,03 2,58-9,58 5,88-7,64 19,09-25,47 3,29-4,28 24,50 7,24 68,26 27,66 5,63 66,71 28,73 4,35 66,92 30,63 2,82 66,55 29,43 4,02 66,55 25,89 7,04 67,07 32,98 1,41 65,61 18-26 24-35 43-50 48 54 56 51 55 60 53 58 60 69 82 86 52 64 76 48 55 60 70 84 88 1750 1680 1620 1550 1600 1730 1530 З отриманих результатів оптимальними параметрами синтезу цементу з використанням відходів водоочищення хімічної промисловості є температура - 1350 °C та ізотермічна витримка при максимальній температурі - 3 години. Саме такі технологічні параметри синтезу забезпечують повне протікання реакцій фазоутворення та зв'язок оксидів в мінерали. Як звісно, обов'язковою умовою одержання високоякісного клінкеру є повний зв'язок між оксидами. Приклад Як вихідна сировина використовуються такі матеріали: технічний глинозем, кальцієвмісні відходи хімічних виробництв. Речовинний склад сировинної суміші, який відповідає оптимальному складу № 1 запропонованого цементу, мас. %: технічний глинозем 50 кальцієвмісні відходи хімічних виробництв 50. Оптимальним складом є склад № 1, так як він має самі високі показники міцності. Як видно з наведених даних, усі розроблені склади цементів відносилися до гідравлічних в'яжучих речовин з нормальним водоцементним відношенням (від 0,26 і до 0,35), є швидкотужавіючими (термін тужавіння: початок 60 хв. - 1 год. 30 хв.; кінець - 1год. 50 хв. - 2 год. 30 хв.) швидкотверднучими (границя міцності на список до 2 діб твердіння складає 19-62 МПа) та високоміцними (границя міцності на стиск після 28 діб твердіння - 60-86 МПа). В таблиці наведено склади та фізико-механічні властивості запропонованих цементів та прототипу. Як видно з наведених даних (таблиця), одержано склади цементів з використанням кальцієвмісних відходів хімічних виробництв та некондиційного глинозему за технічними властивостями вищими ніж у прототипу, температура випалу запропонованих цементів на 100150 °C нижче, ніж у прототипу, а використання відходів та некондиційної сировини у цементі значно знижує собівартість матеріалу. Позамежні склади цементів відрізняються зниженням міцності або вогнетривкості. Таким чином, запропонований винахід має ряд переваг у порівнянні з відомим прототипом. Джерела інформації: 1. Пащенко О.О., Сербін В.П., Старчевська О.О. В'яжучі матеріали. - К.: Вища школа, -1995.416 с. 2. Суханов М.А., Феднер Л.А., Храпов B.C., Джангиров Д.А., Макеев Ю.А., Задерман Е.А. Отходы промышленности - ценное сырье для получения цемента // Цемент - № 5-6,-1995. - С. 46-49. 35 2 UA 80406 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Вогнетривкий цемент, що містить у сировинній суміші технічний глинозем, який відрізняється тим, що сировинна суміш містить відхід хімічного виробництва при такому співвідношенні сировинних компонентів, мас. %: відхід хімічного виробництва 50,0-65,5 технічний глинозем 34,5-50,0, а хімічний склад її складають, мас. %: СаО 25,89-30,63 Аl2О3 66,55-67,07 MgO 2,82-7,04. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3