RU1823869C - Сырьева смесь дл приготовлени огнеупорного бетона - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к огнеупорным материалам, примен емым дл  тепловых агрегатов непрерывного и периодического действи , в частности дл  тепловой защиты агрегатов конверсии углеводородных газов. Сырьева  смесь, включающа  корундовый заполнитель, высокоглиноземистый цемент и добавку, при этом она в качестве добавки содержит алюминиевую пудру, гидроокись магни  и перманганат кали  при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%: высокоглиноземистый цемент 20- 25, гидроокись магни  0,2-5, алюминиева  пудра 0,2-5, перманганат кали  0,5-2.5, корундовый заполнитель - остальное. Все компоненты перемешивают в лопастном смесителе в течение 3-4 мин. Затем добавл ют воду и вновь перемешивают до получе- ни  однородной массы. После этого полученную смесь подвергают тепловлаж- ностной обработке. Изобретение позвол ет получить огнеупорный бетон с повышенной термостойкостью, прочностью, низкой теплопроводностью . Ё

Description

(Изобретение относитс  к огнеупорным материалам, примен емым дл  тепловых агрегатов непрерывного и периодического действи , в частности дл  тепловой защиты агрегатов конверсии углеводородных газов .

Целью изобретени   вл етс  повышение термостойкости и прочности в высокотемпературной среде.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что сырьева  смесь, включающа  корундовый заполнитель, высокоглиноземистый цемент и добавку, в качестве добавки содержит алюминиевую пудру, гидроокись магни  и

перманганат кали  при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%: Высокоглиноземистый цемент,20-25

Гидроокись магни 0,2-5

Алюминиева  пудра 0,2-5 Перманганат кали 0,5-2,5

Корундовый заполнительОстальное Бетон, изготовленный из предлагаемой сырьевой смеси, обладает (по сравнению с известными) повышенной термостойкостью низкой теплопроводностью, меньшими сроками изготовлени .

00

ю со

00 С

о

со

Предлагаема  сырьева  смесь предназначена , в основном, дл  изготовлени  огнеупорного бетьэ, примен емого дл  футеровки аппаратов конверсии углеводородных газов. Эти аппараты загружены никелевыми катализаторами и работают при температурах 1100-1400°С и давлении 20- 40 атм. Огнеупорный бетон, примен емый в этих услови х при наличии агрессивной среды (пары воды под давлением, СО, С02. Н2, СЬМ). должны обладать высокой химической стойкостью, устойчивостью к действию высоких температур, термической стойкостью, высокой механической прочностью. Кроме того в его составе не должно находитьс  соединений  вл ющихс   дами дл  никелевых катализаторов, привод щих к их отравлению и разрушению в указанных услови х эксплуатации. К тому же срок твердени  и сушки бетона должен быть непродолжительным , что позволит сократить врем  вывода агрегата на режим и в конечном итоге сэкономить сырьевые и энергетические ресурсы .

При разложении перманганата кали  при температуре пор дка 250°С, т.е. при выводе агрегата на режим, выдел етс  атомарный кислород.

mKMnO.i - пОг + гг.МпхОу + -™ ,

который, реагиру  с алюминием, образуе) активную форму окиси алюмини .

4AI 4 ЗОг 2А120з,

котора  в свою очередь, взаимодейству  с гидроокисью магни , образует шпинель

МдОхА120з(МуА1.СМ) А120з + + Мд( - МдА1204 +

Кроме мэгнийалюминиевой шпинели, возможно оЬразование марганецалюмини- евой шпинели

А120з + МпО МпАЫЭл

Образовавшиес  шпинели в свою очередь обладают повышенными термическими свойствами. Они в сочетании с другими компонентами сырьевой смеси - цементом и корундом - дают резкое повышение термической стойкости и снижение теплопроводности Кроме того при реализации предложенного соотношени  добавки, цемента и корунда в процессе приготовлени 

бетона происходит быстрое схватывание итвердени Это обусловлено наличием щелочного компонента в смеси, что приводит к повышению рН (щелочности) среды и таким

образом к ускорению процесса твердени  цемента. Кроме того, предложенна  сырьева  смесь требует меньшего количества введени  воды дл  гидратации, что позвол ет ускорить процесс сушки бетона. Увеличение

же пористости приводит к снижению теплопроводности бетона. А это в свою очередь приводит к снижению потерь тепла в окружающую среду, что дает экономию отопительного газа.

5 Соотношение компонентов в добавке  вл етс  следствием необходимости и достаточности полного превращени  исходных веществ в конечный продукт - шпинели. Алюминиева  пудра, в отличие от водора0 створимых соединений алюмини , нар ду с вышеуказанными реакци ми превращени  способствует снижению температуры синтеза этих шпинелей. Кроме того, чиста  алюминиева  пудра не содержит нежелательных

5

примесей, вредных дл  самого процесса конверсии углеводородов. Введение ее в сырьевую смесь менее 0,2% недостаточно дл  образовани  приготовленного бетона. Содержание же ее в смеси более 5% вызывает

0 значительное разрыхление структуры материала и потере его механической прочности вследствие того, что обьем образующихс  шпинелей больше объема исходных веществ .

5Наличие гидроокиси магни , а также ее

нижний и верхний пределы полностью соответствуют достижению положительного эффекта при введении алюминиевой пудры дл  образовани  шпинелей и лимитируетс 

0 содержанием других компонентов. Кроме того, соединени  магни  сами по себе  вл ютс  компонентами дл  придани  материалу прочности.

Перманганат кали  введен в сырьевую

5 смесь, как указывалось, дл  образовани  атомарного кислорода, способного св зывать компоненты добавки с образованием шпинелей и в то же врем  снижать пористость бетона. Его процентное содержание

0 в смеси  вл етс  необходимым и достаточным дл  протекани  указанных превращений , т.е. меньшее его количество не приводит к достижению неожиданного положительного фекта а избыток сверх

5 2,5%  вл етс  балластом что не приводит к дополнительному эффекту

В качестве св зующего в смеси используетс  высокоглиноземистый цемент ТУ 6- 03-339-78 (содержание AljO-- 80%) При введении его в сырьевую СМРСЬ 70% роиду

недостаточного количества цементного теста , необходимого дл  образовани  однородной массы, снижаетс  механическа  прочность огнеупорного бетона, повышаетс  срок его сушки за счет испарени  большего 5 количества воды при гидратации цемента, а введение его в смесь более 25% приводит к уменьшению термостойкости бетона в результате уменьшени  трещиностойкости цементного камн ,10

Введение в сырьевую смесь заполнител  корундового состава с содержанием АЬОз не менее 95% лимитируетс  содержанием других компонентов. Уменьшение его содержани  в шихте значительно удорожа- 15 ет стоимость бетона, а увеличение содержани  понижает механическую прочность и термическую стойкость. В качестве корундового заполнител  можно использовать корунд различных марок, а также смесь его 20 с отходами промышленных катализаторов конверсии углеводородов, содержащих в своем составе А120з также 95%.

Изготовление огнеупорного бетона из предлагаемой сырьевой смеси исключает 25 стадию обжига. Вышеуказанные превращени  с образованием шпинелей происход т непосредственно при выводе теплового агрегата ча рабочий ражим.

30

Сырьевую смесь готов т следующим образом .

Вышеуказанные компоненты перемешивают в лопастном смеситепе в течение 3-4 минут Затем добавл ют воду и вновь 35 перемешивают до получени  однородной массы. После этого полученную смесь подвергают тепловлажностной обработке. Прокалку бетона осуществл ют при выводе грегата на рабочий режим при температу- 40 ре до 1300°С.

По предложенному и известным составам были изготовлены образцы и испытаны огласно-существующим методикам.

Пример 1. Дл  приготовлени  сырь- 45 вой смеси смешивают, мас.%:

Алюминиева  пудра0,2

Гидроокись магни 0,2

Перманганат кали 0,5

Высокоглиноземистый50

цемент20

Заполнитель корундового состава (чистый электрокорунд )79,1 Затем смесь укладывают в форму и уп- 55 отн ют вибрированием.

Полученные издели  подвергают теплолажностной обработке при температуре 0-75°С, разбирают формы изделие сушат ри 70-75°С, разбирают Формы, изделие сушат при 105-110°С, затем оожигак  при температуре 1300°С.

Механическа  прочность бетона, т.е. предел прочности при сжатии 85 МПа.

Термическа  стойкость - 70 теплосмен после термообработки при 1350°С (1350°С - вода), пористость 31%, коэффициент теплопроводности 1,35 Вт/°С.

Срок твердени  бетон 3-е суток. Срок сушки бетона 70 часов.

Пример 2. Сырьевую смесь готов т аналогичным образом. Соотношение компонентов следующее, мас.%:

Алюминиева  пудра4

Гидроокись магни 4

Перманганат кали 1,5

Цемент высокоглиноземистый23 Заполнитель корундового состава67,5 (70% электрокорунда + 30% отход катализатора ГИАП-14 состава СггОз. ост. - АЬО3)

Предел прочности при сжатии 90 МПа. Термическа  стойкость 75 теплосмен. Пори- стос1ь 32%, коэффициент теплопроводности 1,3 Вт/час °С. Срок твердени  бетона 3 суток. Сроь сушки бекона 75 ч.

Пример 3. Сырьевую смесь готов т аналогичным образом.

Соотношение компонентов, мас.%: .- Алюминиева  пудра5

Гидроокись мз(ни 5

Пермэнганат кали 2 5

Пеленг вырокоглино- земистый25

Заполнитель корундового состава (70% электрокорунд + 20% отход катализатора Г1/1АП-3-6Н состава № 1 - 0,4-8, ост. - ) 62,5 Предел прочности при сжатии 95 МПа. Термическа  стойкость 80 теплосмен. Пористость 30%, коэффициент теплопроводности 1,4 Вт/ч°С.

Срок твердени  бетона 3-е суток. Срок сушки бетона 80 ч. Составы и физико-механические показатели образцов бетона, приготовленного из известной и предлагаемой сырьевой смеси , приведены в таблице, там же указаны значени  параметров вне за вленных соотношений компонентов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Сырьева  смесь дл  приготовлени  огнеупорного бетона, включающа  корундовый заполнитель, высокоглиноземистый цемент и гидроокись металла, отличающа с  тем, что, с целью повышени 

   термостойкости и прочности, она содержит гидроокись магни  и дополнительно алюминиевую пудру, и перманганат кали  при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:

   В ысокоглиноземистый

   цемент

   Гидроокись магни  Алюминиева  пудра Пермаиганат кали  Корундовый заполнитель