CZ33877U1 - Suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku - Google Patents
Suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku Download PDFInfo
- Publication number
- CZ33877U1 CZ33877U1 CZ2020-37191U CZ202037191U CZ33877U1 CZ 33877 U1 CZ33877 U1 CZ 33877U1 CZ 202037191 U CZ202037191 U CZ 202037191U CZ 33877 U1 CZ33877 U1 CZ 33877U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- silicon carbide
- briquettes
- weight
- dry mixture
- sic
- Prior art date
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 64
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims description 64
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 71
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 16
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 claims description 14
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 14
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 9
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 22
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 11
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 8
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/956—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/02—Portland cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/10—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with refining or fluxing agents; Use of materials therefor, e.g. slagging or scorifying agents
- C22B9/103—Methods of introduction of solid or liquid refining or fluxing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires
- C21C2007/0062—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires with introduction of alloying or treating agents under a compacted form different from a wire, e.g. briquette, pellet
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
Suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku
Oblast techniky
Užitný vzor je zaměřen na vytvoření nových produktů briket karbidu křemíku určených pro slévárenský průmysl. Předkládané řešení se týká nové receptury suché směsi pro brikety na bázi karbidu křemíku pojeného cementem, kdy je dosaženo lepší vlastnosti ve srovnání s referenčními recepturami, které prezentuje současná produkce na trhu. Plnivo na bázi karbidu křemíku může být z části recyklovaného nebo druhotného původu.
Dosavadní stav techniky
Výzkum a vývoj v oblasti cementových materiálů primárně určených pro slévárenský průmysl je relativně novým tématem. Karbid křemíku se pro své schopnosti rozpadu na křemík a uhlík při teplotě 1 500 °C začal využívat ve slévárenství na začátku 50. let 20. století. Při výrobě nahrazoval dosud používané kusové ferrosilicium. Průkopníkem v této činnosti byla německá firma Kessl. První použití karbidu křemíku probíhalo formou nevázaných briket, kde se ve skutečnosti jednalo o nadávkovaný karbid křemíku do 1 kg papírových pytlů. Postupem času se začalo používat briketování karbidu křemíku, kde bylo využito vázání materiálu portlandským cementem a výroba se v průběhu let měnila na různé typy a momentální potřeby sléváren.
Do výroby se postupně zapojila firma Metalleghe - Itálie, Eurometa - Francie, Scholz - Německo a v roce 1998 KOLTEX - ČR. V současné době je v EU roční spotřeba cca 400 0001 různých typů briket. Tato spotřeba s sebou přináší ekonomické výhody, ale i potřebu dalšího vývoje briket.
Zlepšování kvality stavebních hmot, ať už se dále využívají pro slévárenský průmysl či stavebnictví, závisí nejen na správně zvolené technologii výroby, ale i na pečlivém výběru kvalitních vstupních surovin, které se s každým novým poznatkem neustále zlepšují a vyvíjejí. Samostatnou kapitolou v oblasti stavebních hmot jsou cementové výrobky speciálních vlastností, které nejsou primárně určeny pro stavebnictví. Stěžejní je především složení směsi, jejíž vlastnosti výrazně ovlivní užitné vlastnosti briket. Vysoká celková spotřeba briket s sebou přináší neustálou potřebu dalšího vývoje. Vzhledem k objemu výroby by tak měl být kladen důraz i na ekologickou a ekonomickou stránku výroby.
V dnešní době se používají mnohé materiály v různých formách, které se vhazují do vsázky slévárenských pecí za účelem zlepšení kvality hutního materiálu.
Řešení podle užitného vzoru UV 16036 U1 popisuje briketu, která se skládá z hmotnostně 50 až 98 % kovonosných a nemetalických hutních odpadů a z 1 až 25 % pojiv. Hutní odpady se míchají s pojivém a vodou a za působení tlaku a případné vibrací dochází k vytváření briket. Účelem briket je celistvost materiálu, a aby byly dobře tavitelné a nerozpadaly se během tavení do prachových komponent.
Patent CZ 289295 B6 se zabývá návrhem brikety sloužící k ztekucování hutnické strusky. Cílem vynálezu je získání levné ztekucovací složky strusky, a to z druhotného zpracování hliníku. Briketa je směsí především hliníku, polymemího pojivá a vody.
Řešení podle CZ 308005 B6 popisuje briketu či peletu na bázi hutních odpadových materiálů pro vsázku do metalurgických agregátů s pórovitou strukturou, která je vyplněna nekovovým materiálem. Tento vynález se zabývá především porézní strukturou a mikro kanálky v závislosti na rychlosti natavení.
- 1 CZ 33877 Ul
Opětovné využití kovových odpadových materiálů řeší i patent CZ 297694 B6. Zde se jedná o přísadovou briketu do vsázky pro hutní agregáty, která je tvořena z 50 až 98 % kovonosných a/nebo nemetalických hutních odpadů a/nebo stabilizovaných hutních kalů a laž 25 % pojivá.
Stejný účel výrobků, to je přidání do slévárenských pecí při výrobě litiny, popisují užitné vzory UV 16544 U1 aUV 9405 Ul. Jejich výsledkem je feroslitinová briketa, která se používá při výrobě oceli. Užitný vzor UV 24347 Ul popisuje technické řešení metalurgického recyklátu na bázi kovonosných odpadových materiálů určených pro další zpracování v tavících agregátech. Tento výrobek obsahuje 3 až 25 % ferického podílu znečištěného látkami ropného původu, 1 až 25 % sorbentu a/nebo 1 až 25 % nauhličovadla a dále 40 až 80 % ostatních ferických podílů. Ferosilikum se však jako překonaný materiál přestalo postupně využívat a v posledních letech se právě nahrazuje výrobky z karbidu křemíku.
Patent US 7438740 B2 popisuje brikety pro výrobu železa a strusky, kde je hlavní složkou druhotný oxid hlinitý. Také patenty JP 2006041006 A a JP 2007217240 A se zabývají výrobky ze SiC, slinuté vzorky, ovšem v jiné formě. WO 8908609 A2 se zabývá výrobou karbidu křemíku, karbidu manganu a slitinou železa.
Použitím SiC do kupolových pecí se zabývá i patent US 4171219 A z roku 1978. Navrhnutá směs oproti našemu návrhu obsahuje pouze 25 až 35 % materiálu obsahující SiC. Ostatní složky směsi tvoří CaO, AI a další nespecifikované oxidy. Dokument EP 1218131 AI se zabývá materiálem na bázi SiC, který je míchaný s práškem na bázi železa a niklu. Tento patent stejně jako patent US 4642135 A z roku 1985 zpracovává materiál SiC za vysokých teplot a slinuje je do prefabrikátů. US 5401464 A popisuje vývoj karbidu z oxidů křemíku nebo manganu a jejich tepelné formování do aglomerátů spolu s uhlíkatými materiály. Pokud výsledný produkt slouží k legování, do směsi se přidává také železný šrot. Nevýhodou těchto produktů je jejich formace za vysokých teplot a tím pádem využití výrazné energetické náročnosti.
Všechny SiC výrobky musí splňovat současné požadavky sléváren. Většina zde zmíněných dokumentů je staršího data a materiálové složení již nereflektuje dosavadní technický pokrok v oboru slévárenství. Zdaných vlastností se jedná především o celistvost a pevnost materiálu, limitované složení nežádoucích chemických prvků a minimální hodnoty karbidu křemíku.
Podstata technického řešení
Výše uvedené požadavky se snaží splnit navrhnutá suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku obsahující dané množství SiC se zaručenými vlastnostmi. Tato suchá směs obsahuje pojivo s případnými příměsemi, plnivo a případné přísady. Podstatou nového řešení je, že výsledná suchá směs obsahuje pojivo tvořené portlandským cementem o dávce 10 až 15 % hmota, a plnivo na bázi karbidu křemíku o dávce 85 až 90 % hmota, jehož maximální velikost zma je 5 mm. Záměsová voda je dávkována v množství 10 až 12 % hmota, z celkového množství suché směsi. Maximálně 2 % z celkového objemu záměsové vody mohou pak být tvořena tekutým plastifikátorem.
Ve výhodném provedení může být maximálně 30 % hmota, plniva tvořeno druhotnými surovinami karbidu křemíku a/nebo recyklovanými briketami z karbidu křemíku o maximální velikosti zma 5 mm.
Za účelem dosažení lepších mechanických vlastností je výhodné, je-li do suché směsi přidána mikrosilika, a to o maximálně 10 % hmota, z celkové hmotnosti pojivá.
Vylepšení křivky zrnitosti lze dosáhnout tím, že do suché směsi je přidáno maximálně 5 % hmota, z celkové hmotnosti plniva jemného křemičitého kameniva s obsahem S1O2 vyšším než 99 %.
-2CZ 33877 U1
Podstatou technického řešení je tedy vytvoření inovovaného výrobku, a to suché směsi na bázi karbidu křemíku, SiC, pro výrobu briket, které jsou primárně určeny pro slévárenský průmysl. Jedná se o vytvoření nových receptur s hlavní složkou SiC pojeného cementem a dalšími přísadami, které by měly zlepšit nejen jejich fyzikálně materiálové charakteristiky definované slévárenským průmyslem, ale také zvýšit jejich užitné vlastnosti při samotné výrobě a následné manipulaci v rámci technologického procesu produkce.
Jedinečnost tohoto řešení spočívá ve využití vysokého obsahu karbidu křemíku ve formě briket pojených portlandským cementem, jejichž výroba je nejen v ČR, ale i v EU ojedinělou záležitostí. Důraz je kladem především na pevnostní a materiálové charakteristiky. Řešení se zaměřuje na vývoj brikety celistvého vzhledu s vysokými mechanickými parametry. Navrhované inovované složení odstraňuje problém se stabilizací briket a urychlí tak proces výroby.
Navrhnuté nové briketové směsi mají rovněž důležitý dopad i na oblast recyklování, snižování emisí, energetiku a snižování spotřeby využíváním neobnovitelných zdrojů a surovin díky zvýšení úspornosti a efektivity provozu využitím odpadního materiálu, kdy se minimalizuje odpad výroby. Důležitou součástí návrhu nových receptur je i recyklace zbytkových briket, které se znehodnotí během její výroby či následné manipulace. Tyto neprodejné brikety se drtí a znovu přidávají do suché směsi. Kromě drcených briket se do suché směsi mohou přidat i druhotné materiály obsahující SiC, které vznikají jako odpadní materiál při výrobě a zpracování surového SiC. Mezi tyto druhotné, odpadní, materiály lze zařadit například odtah z filtrů z drcení a třídění karbidu křemíku, materiály zachycené na magnetické separaci, různé kaly z čištění materiálů nebo veškeré odpadní materiály z jiných finálních SiC výrobků. Tyto recyklované suroviny se dávkují do suché směsi v množství neovlivňujícím výsledné vlastnosti nových briket, a navíc snižují výrobní náklady a ekologickou zátěž oproti použití primárních surovin.
Nevýhodou některých dosud známých řešení je formace briket za vysokých teplot a tím pádem využití výrazné energetické náročnosti. Tento problém řeší výroba námi navrhnutých směsí, které se vibrolisují za studená.
Příklady uskutečnění technického řešení
Suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku se zaručenými vlastnostmi bude dále popsána pomocí konkrétních příkladů.
Výsledná suchá směs obsahuje pojivo v množství 10 až 15 % hmota, portlandského cementu, které může být navýšeno až o 10 % hmota, mikrosilikou. Plnivo je na bázi karbidu křemíku v dávce 85 až 90 % hmota, výsledné suché směsi, přičemž jeho maximální velikost zrna je 5 mm. Maximálně 40 % plniva může být tvořeno druhotnými surovinami SiC, jako je například: odtah z filtrů z drcení a třídění SiC, materiály zachycené na magnetické separaci, různé kaly z čištění materiálů nebo veškeré odpadní materiály z jiných finálních SiC výrobků, a/nebo recyklovanými SiC briketami o maximální velikosti zrna 5 mm. Do některých receptur lze za účelem vylepšení křivky zrnitosti přidat do směsi na úkor karbidu křemíku dávku jemného křemičitého kameniva s obsahem SiCU vyšším než 99 %. Tato přísada je v dávce, která nepřekračuje hodnotu 5 % hmota, z celkové hmotnosti plniva.
Vzhledem k tomu, že brikety se vyrábějí jako zavlhlé směsi, které se vyrábějí vibrolisováním, je potřeba přidat do směsi optimální množství vody. Voda je dávkována v množství 10 až 12 % hmota, z celkového množství suché směsi. Na 400 kg suché směsi byla přidána dávka vody od 48 do 52 1.
Toto množství vody se může snížit přidáním tekutého plastifikátoru, jehož účelem je zlepšení konzistence směsi v době její aplikace. Plastifikační přísada je přidána do směsi v řádech procent,
-3 CZ 33877 U1 maximálně však 2 % z celkového objemu vody.
Pro dosáhnutí vyšších mechanických vlastností bylo do směsi přidáno i určité množství mikrosiliky. To se pohybuje v přídavku až 10 % hmota, z celkové hmotnosti pojivá. Přidáním mikrosiliky se pevnost v tlaku zvýšila o 10 až 20 %.
Nové řešení tedy spočívá v návrhu receptury brikety z cementového kompozitu a karbidu křemíku, kde jsou kombinovány jednotlivé nové i recyklované složky plniva v poměru zaručujícím dosáhnutí vlastností odpovídajícím standardizovaným požadavkům. Význam nového řešení spočívá v unikátní kombinaci jednotlivých složek. Technické řešení je dále popsáno podle skutečných příkladů provedení.
Brikety z karbidu křemíku jsou vibrolisované výrobky ze zavlhlých cementových směsí, které obsahují tvrdá plniva na bázi karbidu křemíku, speciální cementy a kompatibilní chemické přísady, které upravují především mechanické vlastnosti briket a jejich zpracovatelnost.
Pro ověření deklarovaných vlastností těchto briket jsou dále uvedeny tři referenční receptury, na kterých byly ověřeny mechanické vlastnosti. Receptury jsou sestaveny podle limitního množství jednotlivých surovin, obsahu recyklovaných částic a chemického složení. Tyto receptury suché směsi pro brikety na bázi SiC byly laboratorně vyvíjeny, a to z hlediska zpracovatelnosti, pevnostních charakteristik a trvanlivosti, odolnosti a celistvosti. Všechny zkoušky vycházejí z normových zkušebních metod běžně používaných v praxi pro zkoušení čerstvého a ztvrdlého betonu pro fýzikálně-materiálové vlastnosti. Příklady jsou vztaženy na 400 kg suché směsi a pro lepší přehlednost jsou jednotlivé složky uvedeny v kg.
Příklad receptury:
| Receptura | Cement [kg] | SiC [kg] | Křemičitý písek [kg] | Plastifikátor [1] | Voda [1] | Mikrosilika [kg] | |
| čistý | recyklovaný | ||||||
| 1 | 55 | 220 | 115 | 10 | 0,5 | 50 | - |
| 2 | 55 | 220 | 115 | 10 | - | 50 | 5 |
| 3 | 55 | 220 | 115 | 10 | 1 | 50 | - |
Příklad 1
Receptura 1 obsahuje 13,75 % pojivá z celkového množství směsi. Konkrétně se jedná o portlandský cement. Ostatních 86,25 % směsi tvoří plnivo. Přibližně 55,0 % ze suché směsi tvoří karbid křemíku, 28,75 % recyklovaný karbid křemíku a 2,5 % jemnozmný křemičitý písek.
400 kg suché směsi obsahuje 55 kg cementu, 220 kg metalurgického 85% SiC s velikostí zrn do 2 mm, 23 kg druhotného 30 až 40% SiC, 92 kg recyklovaného SiC prachu, 10 kg jemnozmného křemičitého písku. K této receptuře se přidává 0,5 1 plastifikátoru a 50 1 vody.
Příklad 2
Receptura 2 obsahuje 14,8 % pojivá z celkového množství směsi. Z celkového množství pojívaje 8,3 % mikrosilika a 91,7 % cement. Dále je směs tvořena z 54,3 % karbidem křemíku, z 28,4 % recyklovaným či druhotným karbidem křemíku a z 2,5 % jemnozmným křemičitým pískem.
405 kg suché směsi obsahuje 55 kg cementu, 220 kg metalurgického 85% SiC s velikostí zrn do 2 mm, 23 kg druhotného 30 až 40% SiC, 92 kg recyklovaného SiC prachu, 10 kg jemnozmného
-4CZ 33877 U1 křemičitého písku a 5 kg mikrosiliky. K této receptuře se přidává 50 1 vody.
Příklad 3
Receptura 3 obsahuje 13,75 % pojivá z celkového množství směsi. Konkrétně se jedná o portlandský cement. Ostatních 86,25 % směsi tvoří plnivo. Přibližně 55,0 % ze suché směsi tvoří karbid křemíku, 28,75 % recyklovaný karbid křemíku a 2,5 % jemnozmný křemičitý písek.
400 kg suché směsi obsahuje 55 kg cementu, 220 kg metalurgického 85% SiC s velikostí zrn do 2 mm, 23 kg druhotného 30 až 40% SiC, 92 kg recyklovaného SiC prachu, 10 kg jemnozmného křemičitého písku. Ktéto receptuře se přidává 1,0 1 plastifikátoru a 50 1 vody.
Výsledky mechanických vlastností jsou aritmetickým průměrem ze tří měření.
| Označení vzorku | Objem, hmotnost [kg.m3] | Mrazuvzdomost | Pevnost v tlaku | Nasákavost | Vlhkost | |
| rozpad [%] | Síla [kN] | Napětí [MPa] | [kgm2] | [%] | ||
| Příklad 1 | 1970 | 0 | 194 | 15,7 | 7,8 | 3,97 |
| Příklad 2 | 2040 | 1,5 | 272 | 22,2 | 9,2 | 3,70 |
| Příklad 3 | 2010 | 0 | 235 | 20,1 | 5,5 | 3,78 |
Tekutý plastifikátor byl dávkován do směsi maximálně do 2 % z celkového množství záměsové vody.
Směs splňuje požadavky na mrazuvzdomost, kdy je rozpad vzorku po 75 cyklech menší než 2 %.
Pevnostní charakteristiky briket se mění dle konkrétního složení směsi. Všechny vzorky však mají minimální průměrnou pevnost v tlaku 15 MPa, měřeno po 14 dnech od vytvoření briket.
Objemová hmotnost SiC briket se liší v závislosti na složení směsi. Její hodnota se pohybuje v rozmezí 1900 až 2100 kg/m3.
Brikety jsou vyráběny ve formě zavlhlé cementové směsi, kdy je do suché směsi přidána záměsová voda v minimálním množství umožňující vytvoření briket. Chování materiálu bylo ověřeno na recepturách s různou kombinací materiálových složek, vždy však dodržující limitní hodnoty nastavené výše.
Průmyslová využitelnost
Briketa z karbidu křemíku se zaručenými vlastnostmi podle uvedeného nového řešení nalezne uplatnění v zejména ve slévárenském průmyslu, a to jako přísada při výrobě litiny. Vzhledem k mechanizovanému způsobu dávkování briket je potřeba vysoké celistvosti a pevnosti briket až do okamžiku jejich zahoření v peci. Brikety navrhnuté s důrazem na dobré mechanické vlastnosti, a které přitom splňují všechny materiálové požadavky sléváren, se tedy mohou uplatnit především v hutním průmyslu. Výsledkem je inovovaný produkt, který je určen k vsázení do hutních pecí.
Claims (5)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku, obsahující pojivo s případnými příměsemi, plnivo a případné přísady, vyznačující se tím, že obsahuje pojivo tvořené portlandským cementem o dávce 10 až 15 % hmota, a plnivo na bázi karbidu křemíku o dávce 85 až 90 % hmota., jehož maximální velikost zrna je 5 mm, přičemž záměsová voda je v množství 10 až 12 % hmota, z celkového množství suché směsi.
- 2. Suchá směs podle nároku 1, vyznačující se tím, že maximálně 2 % z celkového objemu záměsové vody jsou tvořena tekutým plastifikátorem.
- 3. Suchá směs nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že maximálně 40 % plnívaje tvořeno druhotnými surovinami karbidu křemíku a/nebo recyklovanými briketami z karbidu křemíku o maximální velikosti zrna 5 mm.
- 4. Suchá směs podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje mikrosiliku, a to o maximálně v množství 10 % hmota, z celkové hmotnosti pojivá.
- 5. Suchá směs podle kteréhokoli z nároků 1 až 4 vyznačující se tím, že dále obsahuje jemné křemičité kamenivo s obsahem SiO2 vyšším než 99 %, a to maximálně v množství 5 % hmota, z celkové hmotnosti plniva.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-37191U CZ33877U1 (cs) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | Suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-37191U CZ33877U1 (cs) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | Suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ33877U1 true CZ33877U1 (cs) | 2020-03-24 |
Family
ID=69948099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2020-37191U CZ33877U1 (cs) | 2020-01-30 | 2020-01-30 | Suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ33877U1 (cs) |
-
2020
- 2020-01-30 CZ CZ2020-37191U patent/CZ33877U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Al-Zaid et al. | Investigation of potential uses of electric-arc furnace dust (EAFD) in concrete | |
| Maslehuddin et al. | Effect of electric arc furnace dust on the properties of OPC and blended cement concretes | |
| Elinwa et al. | The use of aluminum waste for concrete production | |
| Khattab et al. | Recycled refractory brick as aggregate for eco-friendly concrete production | |
| Pajgade et al. | Utilisation of waste product of steel industry | |
| Aryngazin et al. | Innovational construction materials of LLP “Ecostroynii-PV” production | |
| CZ33877U1 (cs) | Suchá směs pro briketu na bázi karbidu křemíku | |
| KR101159914B1 (ko) | 호안블럭용 콘크리트 조성물 | |
| Al Zubaidi et al. | Study of the effect of recycled ash wastepaper on the mechanical properties of green concrete | |
| KR100979005B1 (ko) | 순환잔골재를 사용한 건조 모르타르의 제조방법 및 그제조방법에 의한 건조 모르타르 | |
| Dawood et al. | Properties of binary blended cement mortars containing glass powder and steel slag powder | |
| RU2209795C2 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления керамических изделий, преимущественно кирпича | |
| KR101834777B1 (ko) | 전기로 환원 슬래그를 활용한 시멘트 절감형 친환경 레디믹스트 콘크리트 제조방법 | |
| Falodun et al. | Investigating the Effects of High Alumina Cement and Silica Sand on the Suitability of Ikere Ekiti Clay for Refractory Applications | |
| KR100237557B1 (ko) | 폐기물을 이용한 시멘트 모르타르 조성물 | |
| KR102734319B1 (ko) | 수거된 생활 폐기물 소각 바닥재를 이용한 친환경 모르타르 제조 방법 | |
| Amin et al. | Utilization of blast furnace solid waste (Slag) as cement substitution material on mortar manufacture | |
| Hoque et al. | Study on the effect of silica fume on the properties of brick aggregate concrete | |
| RU2228377C2 (ru) | Брикет для металлургического передела | |
| Aravind et al. | Study on partial replacement of cement and coarse aggregate by egg shell powder and steel slag in concrete | |
| KR20140052622A (ko) | 재활용 철광석분 전용 친환경 바인더 | |
| Dewangan et al. | Analysis on Mechanical behaviour of Hybrid Aluminium metal matrix composite material using Rice husk ash and Iron ore tailing. | |
| RU2440866C1 (ru) | Формовочная смесь для отливок из стального и чугунного литья | |
| RU2355789C2 (ru) | Способ изготовления брикетов из железоуглеродистых отходов металлургического производства | |
| Phuong et al. | MELTING CAST IRON FROM COPPER SLAG IN THE ARC FURNACE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20200324 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20231110 |