[go: up one dir, main page]

RU2703036C1 - Method of making heat-resistant concrete mixture and method of making articles from heat-resistant concrete mixture - Google Patents

Method of making heat-resistant concrete mixture and method of making articles from heat-resistant concrete mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2703036C1
RU2703036C1 RU2018144026A RU2018144026A RU2703036C1 RU 2703036 C1 RU2703036 C1 RU 2703036C1 RU 2018144026 A RU2018144026 A RU 2018144026A RU 2018144026 A RU2018144026 A RU 2018144026A RU 2703036 C1 RU2703036 C1 RU 2703036C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
concrete mixture
resistant concrete
mixture
slag
Prior art date
Application number
RU2018144026A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Поликарпович Добровольский
Виктор Иванович Бархатов
Александр Александрович Головко
Владимир Валерьевич Коровяков
Юнер Шамильевич Капкаев
Иван Валерьевич Головачев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет"
Priority to RU2018144026A priority Critical patent/RU2703036C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2703036C1 publication Critical patent/RU2703036C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141Slags
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141Slags
    • C04B18/144Slags from the production of specific metals other than iron or of specific alloys, e.g. ferrochrome slags
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/08Slag cements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to methods of producing concrete mixture and heat-resistant concrete articles suitable for making lining of industrial heat and refractory units, in particular for lining firing bricks and other units. In the method of producing heat-resistant concrete mixture, which includes mixing chamotte filler and self-decomposing ferrochromium slag, according to the invention, chamotte filler used is chamotte flue dust in amount of – 11.1…12.2 %, self-decomposing ferrochrome slag in amount of 13.8…15.4 %, additionally, the following is added: spent aluminum alloys etching solution – 40.0…42.0 % and nickel slag in amount of 30.4…35.1 %, mixing is carried out in a reactor at pH 7.7…8.5 and T = 150…155 °C, then mixture is ground to particle size 4…7 mm in disintegrator. Besides, the technical result is achieved due to that in the method of making articles from heat-resistant concrete mixture containing self-decomposed ferrochrome slag and chamotte filler, including its hardening, according to invention, said concrete mixture is produced according to said composition, compacted on vibrating bench, and hardening is performed in hot treatment in hot air chamber at temperature 150…155 °C for 6 hours and obtain article with strength equal to and less than 85…90 MPa. Proposed method makes it possible to efficiently use production wastes that do not find wide industrial application, improve environment, obtain strong heat-resistant concrete products.
EFFECT: improvement of environment ecology due to use for production of concrete mixture of production wastes processed with low power consumption, and production of heat-resistant concrete products with high strength (at least 85…90 MPa).
2 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам производства бетонной смеси и жаростойких бетонных изделий, пригодных для изготовления футеровки промышленных тепловых и огнеупорных агрегатов, работающих при температуре до 1300°, в частности для футеровки вагонеток обжига кирпича и других теплоизоляционных агрегатов.The invention relates to methods for the production of concrete mix and heat-resistant concrete products suitable for the manufacture of lining of industrial thermal and refractory aggregates operating at temperatures up to 1300 °, in particular for the lining of brick kiln cars and other heat-insulating aggregates.

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 (SU 590291, 1976).A known method of manufacturing a heat-resistant concrete mixture, including mixing chamotte aggregate, finely ground additives (chamotte and calcined hydrated alumina cement), ferrochrome slag and water glass, and a method of manufacturing products from heat-resistant concrete mixture, including hardening (SU 590291, 1976).

Этот способ имеет недостаток - не экономично использовать для изготовления жаростойкой бетонной смеси с использованием дефицитного глиноземистого цемента.This method has the disadvantage that it is not economical to use for the manufacture of heat-resistant concrete mix using scarce alumina cement.

Известен также 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 протеине (RU 2145311, С 04 В, 1998).There is also a known method of manufacturing refractory materials using concrete technology for lining brick firing cars and other thermal units, comprising mixing fireclay aggregate of two fractions (less than 8 mm and less than 3 mm), self-decaying ferrochrome slag, liquid glass (density 1.39-1.41 g / cm 3 ) and foams based on synthetic foaming agent or hydrolysers in protein (RU 2145311, С 04 В, 1998).

Недостатками этого способа являются невысокая механическая прочность элементов футеровки тепловых агрегатов в интервале температур 20-1300°С (до 20 МПа), повышенная пористость и невысокая термостойкость бетона (30-40 водных теплосмен).The disadvantages of this method are the low mechanical strength of the lining elements of thermal units in the temperature range of 20-1300 ° C (up to 20 MPa), increased porosity and low heat resistance of concrete (30-40 water heat exchangers).

Известен способ изготовления жаростойкой бетонной смеси и способ изготовления изделий из жаростойкой бетонной смеси (RU 2284305), который является наиболее близким изобретению по технической сущности.A known method of manufacturing a heat-resistant concrete mixture and a method of manufacturing products from heat-resistant concrete mixture (RU 2284305), which is the closest invention to the technical essence.

Данный способ изготовления жаростойкой бетонной смеси, включает смешение шамотного заполнителя и самораспадающегося феррохромового шлака, причем 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, масс. %:This method of manufacturing a heat-resistant concrete mixture involves mixing chamotte aggregate and self-decaying ferrochrome slag, moreover, chamotte fractions of 5-10 mm and less than 5 mm are used as chamotte aggregate, and after this mixing caustic soda is introduced into the resulting dry mixture in the form of an aqueous solution in the following the ratio of components, mass. %:

Шамот фракции 5-10 ммChamotte fraction 5-10 mm - 30-32- 30-32

Шамот фракции менее 5 ммChamotte fraction less than 5 mm - 30-32- 30-32

Самораспадающийся феррохромовый шлакSelf-decaying ferrochrome slag - 22-26- 22-26 Едкий натр, твердыйHard caustic soda - 2-4- 2-4 ВодаWater - 10-13- 10-13

Затем из полученной смеси, изготавливают изделия, смесь уплотняют вибрацией, а твердение осуществляют при тепловой обработке по следующему режиму:Then, from the resulting mixture, products are made, the mixture is compacted with vibration, and hardening is carried out during heat treatment according to the following regime:

Подъем температуры до 60-70°С в течение 2,0-2,5 чRaising the temperature to 60-70 ° C for 2.0-2.5 hours

Выдержка при 60-70°С в течение 14 чExposure at 60-70 ° C for 14 hours

Подъем температуры до 90-95°С в течение 1,5-2,0 чRaising the temperature to 90-95 ° C for 1.5-2.0 hours

Подъем температуры до 110-120°С в течение 2,0-2,5 чRaising the temperature to 110-120 ° C for 2.0-2.5 hours

Выдержка при 110-120°С в течение 10 чExposure at 110-120 ° C for 10 hours

Снижение температуры до 50-70°С в течение 3-4 ч (пат. РФ №2284305, С04В 28/08, 2006).Lowering the temperature to 50-70 ° C for 3-4 hours (US Pat. RF No. 2284305, С04В 28/08, 2006).

Недостатками таких способов является высокий расход измельченного шамота и повышенные энергозатраты на тепловую обработку бетонной смеси.The disadvantages of such methods are the high consumption of ground fireclay and increased energy consumption for heat treatment of the concrete mixture.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение экологии окружающей среды за счет применения для изготовления бетонной смеси отходов производства, перерабатываемых с невысокими энергозатратами и получение жаростойких бетонных изделий на ее основе с высокой прочностью (не менее 85…90 МПа).The technical task of the invention is to improve the environment due to the use for the production of concrete mixtures of production waste processed with low energy consumption and obtaining heat-resistant concrete products based on it with high strength (not less than 85 ... 90 MPa).

Технический результат предлагаемого способа достигается тем, что способ изготовления жаростойкой бетонной смеси, включающий смешение шамотного заполнителя и самораспадающегося феррохромового шлака, согласно изобретению, в качестве шамотного заполнителя применяют шамотную пыль-уноса в количестве - 11,1…12,2%, самораспадающегося феррохромового шлака в количестве - 13,8…15,4%, кроме того, добавляют: отработанный раствор травления сплавов алюминия (силумин) - 40,0…42,0% и отвальный никелевый шлак в количестве 30,4…35,1%, смешивание осуществляют в реакторе при рН=7,7…8,5 и Т=150…155°С, затем смесь измельчают до размера частиц 4…7 мм в дезинтеграторе.The technical result of the proposed method is achieved by the fact that a method of manufacturing a heat-resistant concrete mixture, comprising mixing fireclay aggregate and self-decaying ferrochrome slag, according to the invention, fireclay dust is used as fireclay aggregate in the amount of 11.1 ... 12.2%, self-decaying ferrochrome slag in the amount of 13.8 ... 15.4%, in addition, add: the spent etching solution of aluminum alloys (silumin) - 40.0 ... 42.0% and dump nickel slag in the amount of 30.4 ... 35.1%, mixing carried out in a react ore at pH = 7.7 ... 8.5 and T = 150 ... 155 ° C, then the mixture is ground to a particle size of 4 ... 7 mm in a disintegrator.

Кроме того, технический результат достигают за счет того, что, способ изготовления изделий из жаростойкой бетонной смеси, содержащей самораспадающийся феррохромовый шлак и шамотный заполнитель, включающий ее твердение, согласно изобретению, изготовление указанной бетонной смеси осуществляют по указанному выше составу, уплотняют ее, а твердение осуществляют при тепловой обработке в камере горячим воздухом при температуре 150…155°С в течение 6 часов, и получают изделие с прочностью равной и более 85…90 МПа.In addition, the technical result is achieved due to the fact that, the method of manufacturing products from heat-resistant concrete mixture containing self-decaying ferrochrome slag and chamotte aggregate, including its hardening, according to the invention, the manufacture of the specified concrete mixture is carried out according to the above composition, compact it, and hardening carried out during heat treatment in the chamber with hot air at a temperature of 150 ... 155 ° C for 6 hours, and get the product with a strength equal to and more than 85 ... 90 MPa.

Самораспадающийся шлак низкоуглеродистого феррохрома, содержащий, мacc. %: SiО2-26…29; А12О3-5…8; СаО-48…51; MgO-12…16; Сr2 О3-3,5…5,5 и FeO-1,0…1,5 выпускается Челябинским заводом ферросплавов в огромных объемах, не находит широкого промышленного применения, частично используется для изготовления силикатного кирпича и около 50% хранится в отвалах.Self-decaying slag of low-carbon ferrochrome containing, macc. %: SiО 2 -26 ... 29; A1 2 O 3 -5 ... 8; CaO-48 ... 51; MgO-12 ... 16; Cr 2 O 3 -3.5 ... 5.5 and FeO-1.0 ... 1.5 are produced by the Chelyabinsk Ferroalloy Plant in huge volumes, do not find wide industrial use, are partially used for the manufacture of silicate bricks, and about 50% are stored in dumps.

Отвальный никелевый шлак, содержащий, масс. %: SiО2-41,8; Аl2О2-7.3; СаО-12,5; MgO-10,8; FeO-24,5, выпускается Челябинским никелевым заводом, обладает повышенной активностью и после введения в него специальных присадок может быть применен для замены части цемента при изготовлении строительных материалов и жаростойких шлакоситаллов, но все эти предложения имеют высокие затраты и пока не внедряются.Sump nickel slag containing, mass. %: SiO 2 -41.8; Al 2 O 2 -7.3; CaO-12.5; MgO-10.8; FeO-24.5, manufactured by the Chelyabinsk Nickel Plant, has increased activity and after the introduction of special additives it can be used to replace part of the cement in the manufacture of building materials and heat-resistant slag metal, but all these proposals have high costs and are not yet implemented.

Шамотная пыль-уноса, содержащая, масс. %: SiО2-59,1; А12О3-29,7; MgO-2,7 и Fе2О3-3,4, образуется в значительных объемах на Челябинском металлургическом заводе при получении шамота и используется частично в обороте, избыток вывозится в отвал (Рациональное использование природных ресурсов Челябинской области. Бархатов В. И., Добровольский И.П., Капкаев Ю.Ш. - Челябинск: Изд-во Челяб.гос.ун-та, 2015).Fireclay dust, containing, mass. %: SiO 2 -59.1; A1 2 O 3 -29.7; MgO-2.7 and Fe 2 O 3 -3.4, is produced in significant quantities at the Chelyabinsk Metallurgical Plant upon receipt of chamotte and is used partially in circulation, the excess is dumped into the dump (Rational use of natural resources of the Chelyabinsk region. V. Barkhatov, Dobrovolsky I.P., Kapkaev Yu.S. - Chelyabinsk: Publishing House Chelyab.gos.un-ta, 2015).

Отработанный раствор травления сплавов алюминия (силумин), содержащий, масс. %: NaOH-2,9…3,4; Na2SiO3-9,6…101; NaAlO2-46…49; Н2O-39…42, который получается в значительных объемах при обработке щелочами изделий из сплавов алюминия перед сборкой агрегатов (например, моторов на Челябинском автомеханическом заводе) и пока не находит широкого промышленного применения.Spent etching solution of aluminum alloys (silumin), containing, mass. %: NaOH-2.9 ... 3.4; Na 2 SiO 3 -9.6 ... 101; NaAlO 2 -46 ... 49; H 2 O-39 ... 42, which is obtained in significant amounts when alkali is treated with aluminum alloy products before assembly of units (for example, motors at the Chelyabinsk Automotive Plant) and has not yet found wide industrial application.

Способ получения из указанного состава отходов бетонной смеси для изготовления на ее основе жаростойких бетонных изделий заключается во взаимодействии оксида кремния из шамотной пыли-уноса с раствором щелочи и с алюминатом натрия из отработанного раствора травления сплавов алюминия (силумина) и одновременно оксида кальция шлака низкоуглеродистого феррохрома с активным выделяющимся при указанном взаимодействии гидроксидом алюминия с получением при этом алюмосиликатной связки и глиноземистого цемента.A method of obtaining concrete mixture from the specified waste composition for the manufacture of heat-resistant concrete products based on it consists of reacting silicon oxide from chamotte ablation dust with an alkali solution and sodium aluminate from a spent solution of etching aluminum alloys (silumin) and simultaneously calcium oxide of low-carbon ferrochrome slag with active aluminum hydroxide released during this interaction with the formation of aluminosilicate binder and alumina cement.

Известен способ получения в промышленных условиях алюмосиликатной связки на основе жидкого натриевого стекла и оксида алюминия путем их термообработки при температуре 150°С в течение 6 час. Алюмосиликатные связки смешиваются с жидким стеклом в зависимости от их химического состава и условий обработки. Так, например, связка состава Na2 О / А12 О3=5,95 смешивается с 3-модульным жидким стеклом во всех объемных соотношениях. При отношении Na2 О / А12 О3=2,90 смешивание связки происходит до отношения 50/50. В составе при отношении Na2 О / А12 О3 10/90 максимальная доля Аl2О3 может быть не более 1,5%, в составе 20/80-4,5%, а в составе 50/50-6,5%.A known method of obtaining in industrial conditions aluminosilicate binder based on liquid sodium glass and aluminum oxide by heat treatment at a temperature of 150 ° C for 6 hours. Aluminosilicate bonds are mixed with liquid glass, depending on their chemical composition and processing conditions. So, for example, a bond of the composition Na 2 O / A1 2 O 3 = 5.95 is mixed with 3-module liquid glass in all volume ratios. When the ratio of Na 2 O / A1 2 About 3 = 2.90 mixing of the ligament occurs to a ratio of 50/50. In the composition with a ratio of Na 2 O / A1 2 O 3 10/90, the maximum proportion of Al 2 O 3 can be no more than 1.5%, in the composition of 20 / 80-4.5%, and in the composition of 50 / 50-6, 5%.

При такой обработке протекает приведенная ниже реакция (1):With this treatment, the following reaction proceeds (1):

Figure 00000001
Figure 00000001

Такая связка обладает высокой прочностью и жаростойкостью и применяется для изготовления огнеупорных материалов (клея, замазок, плит и т.д.). Установлено также, что при превышении указанных пределов содержания оксида алюминия снижается текучесть связки и она загустевает, а при снижении содержания в ней оксида алюминия ниже указанных пределов значительно снижается прочность бетона, получаемого на ее основе, что подтверждается приведенными в табл.1 данными [Сычев М. Неорганические клеи. -Л., Химия, 1984, С.93.].Such a bond has high strength and heat resistance and is used for the manufacture of refractory materials (glue, putties, plates, etc.). It was also established that when the specified limits for the content of aluminum oxide are exceeded, the fluidity of the binder decreases and it thickens, and when the content of aluminum oxide in it decreases below the specified limits, the strength of concrete obtained on its basis significantly decreases, which is confirmed by the data in Table 1 [Sychev M Inorganic adhesives. -L., Chemistry, 1984, S.93.].

Figure 00000002
Figure 00000002

Учитывая вышесказанное и в связи с тем, что применять жидкое стекло и оксид алюминия для изготовления указанной алюмосиликатной связки экономически не выгодно было предложено для ее получения применять отходы производств в указанном выше соотношении при обработке их в реакторе, оборудованном быстроходной мешалкой, при следующих условиях: рН, равное 7,5…8,5, температура процесса 150…155°С, при этом протекают приведенные ниже реакции (2-5):

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Considering the above and due to the fact that it is not economically profitable to use liquid glass and alumina for the manufacture of this aluminosilicate binder, it was proposed to use industrial wastes in the above ratio when processing them in a reactor equipped with a high-speed stirrer under the following conditions: pH equal to 7.5 ... 8.5, the temperature of the process is 150 ... 155 ° C, while the following reactions proceed (2-5):
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006

После окончания реакций (прекращение выделения пара) в реактор подают заданное количество отвального никелевого шлака, смесь хорошо перемешивают и далее ее передают в дезинтегратор. В дезинтеграторе смесь измельчается до размера частиц 4…7 мм, при этом повышается ее активность в связи с физико-механической ее обработкой, при этом протекают приведенная ниже реакция с образованием глиноземистого цемента (6)After completion of the reactions (termination of steam evolution), a predetermined amount of dump nickel slag is fed into the reactor, the mixture is mixed well and then transferred to a disintegrator. In a disintegrator, the mixture is crushed to a particle size of 4 ... 7 mm, while its activity increases due to its physical and mechanical treatment, while the following reaction proceeds with the formation of alumina cement (6)

Figure 00000007
Figure 00000007

Повышение измельчения частиц ниже 4 мм приводит к снижению производительности процесса и повышению расхода энергии, а измельчение смеси более 7 мм снижает прочность жаростойкого бетона.An increase in particle grinding below 4 mm leads to a decrease in process productivity and an increase in energy consumption, and grinding a mixture of more than 7 mm reduces the strength of heat-resistant concrete.

Для изготовления изделий далее смесь помещают в формы, в которых смесь уплотняют на вибрационном стенде, после чего формы со смесью подвергают сушке в камере горячим воздухом при температуре 150…155°С в течение 6 ч, при этом получают изделие из жаростойкого бетона с прочностью более 85…90 МПа:For the manufacture of products, the mixture is then placed in molds in which the mixture is compacted on a vibrating stand, after which the molds with the mixture are dried in the chamber with hot air at a temperature of 150 ... 155 ° C for 6 hours, and the product is obtained from heat-resistant concrete with a strength of more than 85 ... 90 MPa:

Примеры. Опытные образцы бетонных изделий получены на стендовой установке (технологическая схема приведена на чертеже)Examples. Prototypes of concrete products were obtained on a bench installation (the technological scheme is shown in the drawing)

Технологическая схема изготовления жаростойкой бетонной смеси и изделий из жаростойкой бетонной смеси включает: 1 - емкость отработанного раствора травления сплавов алюминия (силумина); 2 - бункер шамотной пыли-уноса; 3 - бункер самораспадающегося шлака низкоуглеродистого феррохрома, 4 - бункер отвального никелевого шлака; 5 - реактор с быстроходной мешалкой; 6 - промежуточная емкость; 7 - шламовый насос для перекачки смеси; 8 - дезинтегратор; 9 - бункер готовой смеси; 10 - вибростенд; 11 - сушилка с образцами; 12 - вентилятор горячего воздуха; 13 - стеллаж.The technological scheme for the manufacture of heat-resistant concrete mixture and products from heat-resistant concrete mixture includes: 1 - the capacity of the spent solution for etching aluminum alloys (silumin); 2 - bunker of fireclay dust-entrainment; 3 - hopper of self-decaying slag of low-carbon ferrochrome; 4 - hopper of dump nickel slag; 5 - reactor with a high-speed stirrer; 6 - intermediate capacity; 7 - slurry pump for pumping the mixture; 8 - disintegrator; 9 - hopper of the finished mixture; 10 - vibration stand; 11 - dryer with samples; 12 - hot air fan; 13 - a rack.

1. В реактор 5, оборудованный быстроходной мешалкой, загружают из емкости 1 в заданном объеме отработанный раствор травления сплавов алюминия (силумина) и туда же при работающей мешалке подают их бункера 2 - шамотную пыль-уноса, при этом протекает приведенные выше реакции (1 и 2), повышается температура до 100…120°С и образуется жидкое стекло.1. In the reactor 5, equipped with a high-speed mixer, the spent etching solution of aluminum alloys (silumin) is loaded from the tank 1 in a predetermined volume, and their hopper 2, fireclay dust-fly, is fed into the reactor with the stirrer working, and the above reactions proceed (1 and 2), the temperature rises to 100 ... 120 ° C and liquid glass forms.

2. Для недопущения превышения в смеси содержания выше указанных пределов оксида алюминия в реактор одновременно с указанными реагентами загружают расчетное количество самораспадающего шлака низкоуглеродистого феррохрома, оксид кальция которого связывает избыточный гидроксид алюминия в алюминат кальция, при этом в реакторе поднимается температура до 150…155°С и протекают приведенные выше реакции (3 и 4) с образованием алюмината кальция и алюмосиликатной связки (при снижении в смеси оксида алюминия ниже 4,0 масс. % понижается прочность бетона, а при повышения его более 6,0 масс. % суспензия загустевает).2. To prevent exceeding the content of the above alumina limits in the mixture, the calculated amount of self-dissolving slag of low-carbon ferrochrome, the calcium oxide of which binds the excess aluminum hydroxide to calcium aluminate, is charged simultaneously with the indicated reagents, while the temperature in the reactor rises to 150 ... 155 ° С and the above reactions (3 and 4) proceed with the formation of calcium aluminate and aluminosilicate binder (when the alumina in the mixture decreases below 4.0 wt.%, the concrete strength decreases and, while increasing its more than 6.0 wt.% slurry thickens).

3. После окончания реакций (прекращения выделения пара) в реактор 5 подают из бункера 4 расчетное количество отвального никелевого шлака, смесь хорошо перемешивают и далее шламовым насосом 7 передают в дезинтегратор 8, в котором она измельчается до размера частиц 4…7 мм и при этом образуется по реакции (5) глиноземистый цемент и затвердевшая алюмосиликатная связка указанного выше состава. Кроме этого, в смеси повышаются вяжущие свойства в связи физико-механическим воздействием на нее измельчителей дезинтегратора.3. After completion of the reactions (termination of steam evolution), the calculated amount of dump nickel slag is fed from the hopper 4 to the reactor 5, the mixture is mixed well and then transferred to the disintegrator 8 by the slurry pump 7, in which it is crushed to a particle size of 4 ... 7 mm and alumina cement and hardened aluminosilicate binder of the above composition are formed by reaction (5). In addition, astringents in the mixture increase due to the physicomechanical action of disintegrator grinders on it.

4. Измельченной до заданных размеров смесью заполняют металлические формы и производят уплотнение смеси вибрацией форм на вибростенде 10, после чего их подают в сушильную камеру 11, в которой при сушке горячим воздухом, подаваемым вентилятором бетонная смесь набирает прочность до указанных пределов.4. The mixture is filled to the specified size with a mixture of metal molds and the mixture is compacted by vibration of the molds on a vibrating stand 10, after which they are fed into the drying chamber 11, in which when drying with hot air supplied by a fan, the concrete mixture gains strength to the specified limits.

Были проведены четыре опыта по получению бетонной смеси и изделий из нее при различном соотношении компонентов путем перемешивания отработанного раствора травления сплавов алюминия, шамотной пыли-уноса и самораспадающего шлака низкоуглеродистого феррохрома в лабораторном реакторе при работающей мешалке (до прекращения выделения пара). Затем в реактор 5 подавали расчетное количество отвального никелевого шлака и смесь измельчали в лабораторном дезинтеграторе до 5 мм, после чего сушили при температуре 150°С в муфельной печи в течение 6 часов.Four experiments were carried out to obtain concrete mix and products from it with a different ratio of components by mixing the spent etching solution of aluminum alloys, chamotte dust-fly and self-decaying slag of low-carbon ferrochrome in a laboratory reactor with a stirrer (until the evolution of steam ceases). Then, the calculated amount of dump nickel slag was fed into the reactor 5, and the mixture was ground in a laboratory disintegrator to 5 mm, and then dried at a temperature of 150 ° C in a muffle furnace for 6 hours.

После охлаждения смеси из нее формовали образцы - балочки размером 40×40×160 мм и образцы - кубы 50×50×50 мм, и смесь уплотняли. После твердения в течение суток в естественных условиях образцы были подвергнуты испытаниям на прочность при сжатии. Результаты испытаний приведены в табл.2.After cooling the mixture, samples were formed from it — beams measuring 40 × 40 × 160 mm and samples — cubes 50 × 50 × 50 mm, and the mixture was compacted. After hardening for 24 hours under natural conditions, the samples were subjected to compressive strength tests. The test results are shown in table.2.

Figure 00000008
Figure 00000008

Приведенные данные показывают, что заявляемый состав и способ изготовления бетонной смеси и изделий из нее отличается повышением термостойкости (с 57-112 до 102-116 циклов) и прочности изделий за счет интенсификации процесса образования алюмосиликатной связки и глиноземистого цемента, а также за счет их физико- механической обработки бетонной смеси в дезинтеграторе (с 40,4-82,4 до 85,1-91,2 МПа).The data show that the claimed composition and method of manufacturing a concrete mixture and products from it is characterized by increased heat resistance (from 57-112 to 102-116 cycles) and product strength due to the intensification of the formation of aluminosilicate binder and alumina cement, as well as due to their physic - machining of concrete mixture in a disintegrator (from 40.4-82.4 to 85.1-91.2 MPa).

Кроме того, предлагаемый состав позволяет эффективно использовать отходы производства, которые не находят широкого промышленного применения, улучшать экологию окружающей среды, получать более прочные жаростойкие бетонные изделия. Способ не требует высоких энергозатрат на помол компонентов за счет отвальных распадающихся шлаков и применения для процесса более эффективного оборудования - реактора с быстроходной мешалкой и дезинтегратора.In addition, the proposed composition allows you to effectively use production waste that does not find wide industrial application, improve the environment, receive more durable heat-resistant concrete products. The method does not require high energy consumption for grinding components due to dump decaying slags and the use of more efficient equipment for the process — a reactor with a high-speed stirrer and a disintegrator.

Claims (2)

1. Способ изготовления жаростойкой бетонной смеси, включающий смешение шамотного заполнителя и самораспадающегося феррохромового шлака, отличающийся тем, что в качестве шамотного заполнителя применяют шамотную пыль-унос в количестве - 11,1…12,2%, самораспадающийся феррохромовый шлак в количестве - 13,8…15,4%, кроме того, добавляют: отработанный раствор травления сплавов алюминия (силумина) - 40,0…42,0% и отвальный никелевый шлак в количестве 30,4…35,1%, смешивание осуществляют в реакторе при рН 7,7…8,5 и Т=150…155°С, затем смесь измельчают в дезинтеграторе до размера частиц 4…7 мм.1. A method of manufacturing a heat-resistant concrete mixture, comprising mixing fireclay aggregate and self-decaying ferrochrome slag, characterized in that fireclay dust is used as fireclay aggregate in an amount of 11.1 ... 12.2%, self-decaying ferrochrome slag in an amount of 13, 8 ... 15.4%, in addition, add: the spent etching solution of aluminum alloys (silumin) - 40.0 ... 42.0% and dump nickel slag in the amount of 30.4 ... 35.1%, mixing is carried out in a reactor at pH 7.7 ... 8.5 and T = 150 ... 155 ° C, then the mixture is ground in a disintegrator particle size of 4 ... 7 mm. 2. Способ изготовления изделий из жаростойкой бетонной смеси, содержащей самораспадающийся феррохромовый шлак и шамотный заполнитель, включающий ее твердение, отличающийся тем, что изготовление указанной бетонной смеси осуществляют по п. 1, уплотняют ее на вибростенде, а твердение осуществляют при тепловой обработке в камере горячим воздухом при температуре 150…155°С в течение 6 часов.2. A method of manufacturing products from a heat-resistant concrete mixture containing self-decaying ferrochrome slag and chamotte aggregate, including hardening, characterized in that the manufacture of the specified concrete mixture is carried out according to claim 1, compacted on a vibrating stand, and hardening is carried out by heat treatment in the chamber with hot air at a temperature of 150 ... 155 ° C for 6 hours.
RU2018144026A 2018-12-12 2018-12-12 Method of making heat-resistant concrete mixture and method of making articles from heat-resistant concrete mixture RU2703036C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144026A RU2703036C1 (en) 2018-12-12 2018-12-12 Method of making heat-resistant concrete mixture and method of making articles from heat-resistant concrete mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144026A RU2703036C1 (en) 2018-12-12 2018-12-12 Method of making heat-resistant concrete mixture and method of making articles from heat-resistant concrete mixture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2703036C1 true RU2703036C1 (en) 2019-10-15

Family

ID=68280147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018144026A RU2703036C1 (en) 2018-12-12 2018-12-12 Method of making heat-resistant concrete mixture and method of making articles from heat-resistant concrete mixture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2703036C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737949C1 (en) * 2020-06-23 2020-12-07 Руслан Рашидович Ахтямов Heat-resistant slag-alkaline concrete
RU2751029C1 (en) * 2020-06-22 2021-07-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method for producing heat-resistant concrete mixture and products based on it

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2145311C1 (en) * 1998-07-07 2000-02-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Керам" Method of producing refractory silicate materials for lining of cars for brick firing and other heat units
RU2284305C1 (en) * 2005-03-14 2006-09-27 Валерий Александрович Сырых Process of manufacturing heat-resistant concrete mix and process for manufacturing products from heat-resistant concrete mix
RU2374200C1 (en) * 2008-06-09 2009-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" Raw mixture for making heat-resistant ash-slag concrete
CN101712542A (en) * 2009-12-01 2010-05-26 陈世忠 Heat-resistant concrete
RU2437854C1 (en) * 2010-05-31 2011-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Method to produce heat resistant concrete mix based on lime-slag binder and method to produce items from heat resistant concrete mix
RU2602542C1 (en) * 2015-09-28 2016-11-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for making heat-resistant composites
RU2615200C1 (en) * 2016-01-25 2017-04-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" Heat-resistant concrete

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2145311C1 (en) * 1998-07-07 2000-02-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Керам" Method of producing refractory silicate materials for lining of cars for brick firing and other heat units
RU2284305C1 (en) * 2005-03-14 2006-09-27 Валерий Александрович Сырых Process of manufacturing heat-resistant concrete mix and process for manufacturing products from heat-resistant concrete mix
RU2374200C1 (en) * 2008-06-09 2009-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" Raw mixture for making heat-resistant ash-slag concrete
CN101712542A (en) * 2009-12-01 2010-05-26 陈世忠 Heat-resistant concrete
RU2437854C1 (en) * 2010-05-31 2011-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Method to produce heat resistant concrete mix based on lime-slag binder and method to produce items from heat resistant concrete mix
RU2602542C1 (en) * 2015-09-28 2016-11-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Composition for making heat-resistant composites
RU2615200C1 (en) * 2016-01-25 2017-04-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" Heat-resistant concrete

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751029C1 (en) * 2020-06-22 2021-07-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" Method for producing heat-resistant concrete mixture and products based on it
RU2737949C1 (en) * 2020-06-23 2020-12-07 Руслан Рашидович Ахтямов Heat-resistant slag-alkaline concrete

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. A green route to sustainable alkali-activated materials by heat and chemical activation of lithium slag
US5015606A (en) Lightweight ceramic material for building purposes
RU2506241C2 (en) Stable magnesial oxychloride cement and method of obtaining thereof
CN109400076A (en) A kind of strong concrete and its preparation process
CN104446063A (en) Cement and manufacturing method thereof
KR20220078555A (en) Process for obtaining powdered sodium silicate from sand tailings derived from iron ore concentrate processes
CN107056115A (en) A kind of rush for ardealite based cementitious material coagulates type early strength agent and preparation method thereof
RU2703036C1 (en) Method of making heat-resistant concrete mixture and method of making articles from heat-resistant concrete mixture
CN114988735B (en) Method for preparing phosphate-based geopolymer by using low-activity solid waste
US3990901A (en) Method for the production of foam ceramics and shaped articles thereof
US2921357A (en) Method for making insulating refractories
RU2751029C1 (en) Method for producing heat-resistant concrete mixture and products based on it
RU2740969C2 (en) Method of making heat-resistant concrete mixture and method of making heat-resistant concrete articles
US3784385A (en) Method of preparing mix for producing refractory gas concrete and the product obtained thereby
RU2671582C1 (en) Method of producing heat-insulating material - foam glass and mixture for production thereof
RU2536693C2 (en) Crude mixture for producing non-autoclaved aerated concrete and method of producing non-autoclaved aerated concrete
JPH06321529A (en) Ion-exchange granulation of modified calcite
RU2752198C1 (en) Method for obtaining thermal insulation material
RU2824955C1 (en) Heat-resistant concrete
RU2749005C1 (en) Method for producing mineral-alkaline binder based on technogenic raw materials
RU2733833C1 (en) Clinkerless alkaline binder
KR850001106B1 (en) Lightweight Hardening Method
RU2584018C1 (en) Crude mixture for making construction articles based on non-fired technology
RU2390513C2 (en) Refractory ramming mixture for refractory lining
SU1418322A1 (en) Raw mixture for producing light-weight heat-resistant concrete