СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛАКОЩЕЛОЧНОЙ ВЯЗКОТЕКУЧЕЙ КОМПОЗИЦИИ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛАКОЩЕЛОЧНОЙ ВЯЗКОТЕКУЧЕЙ КОМПОЗИЦИИ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2096374 (13) C1

(51) 6 C04B28/08, C04B111:20 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1997.11.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 96104013/03 
(22) Дата подачи заявки: 1996.02.28 
(45) Опубликовано: 1997.11.20 
(56) Аналоги изобретения: Авторское свидетельство СССР N 583987, кл. C 04 B 28/08, 1977. Авторское свидетельство СССР N 1188140, кл. C 04 B 28/24, 1985. 
(71) Имя заявителя: Тульский государственный университет 
(72) Имя изобретателя: Васин С.А.; Мишунина Г.Е.; Васин Д.А. 
(73) Имя патентообладателя: Тульский государственный университет 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛАКОЩЕЛОЧНОЙ ВЯЗКОТЕКУЧЕЙ КОМПОЗИЦИИ 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, может найти применение при изготовлении строительных изделий и элементов конструкций, в заполнении пустот. Сущность способа заключается в том, что из железосодержащих отходов доменного производства перед измельчением извлекают магнитной сепарацией металлосодержащие частицы, просеивают их и вводят без измельчения в сухую смесь из молотых гранулированного шлака и немагнитоактивной составляющей отходов с последующим затворением жидким стеклом при следующем соотношении компонентов (в мас.%): гранулированный основной доменный шлак 61 - 68, железосодержащие отходы доменного производства с размером частиц 0,1-2,5 мм 5 - 10, жидкое стекло 27 - 29. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а также к станкостроению и может соответственно найти применение при изготовлении строительных изделий и элементов конструкций в заполнении пустот в металлических конструкциях, тампонировании трещин в стенах зданий, фундаментах, при изготовлении корпусов режущих инструментов.

Известен способ получения шлакощелочной жесткой композиции, путем совместного помола гранулированного основного доменного шлака с твердым активизатором (содощелочным плавом) и последующим смешиванием продукта помола с металлосодержащим отходом доменного производства (шламом газоочистки с размером частиц менее 5 мм) и затворения сухой смеси до отношения массы к твердой составляющей, равной 20% или растворо-твердой составляющей (Р/Т), равной 25 30% и при следующем соотношении компонентов, мас. [1]

молотый гранулированный шлак 42 66

содовый плав 4-8

доменный шлам 30-50

вода сверх 100% смеси 20 мас.

Наряду с большими достоинствами известного способа получения композиции имеются и существенные недостатки, лимитирующие его применение для получения указанных изделий, особенно корпусов режущих инструментов (фрез, борштанг), конкретно:

низкая подвижность (расплыв формовочной смеси по вискозиметру Сутторда равен нулю), что не позволяет формовать изделий сложной конфигурации методом литья, заполнять пустоты в конструкциях и деталях методом нагнетания, транспортировать по трубопроводам, тампонировать трещины;

короткий срок жизнедеятельности (начало схватывания через 10 15 мин);

низкая трещиностойкость при гидротермальном твердении;

резко уменьшается прочность (на 50 60%) при увеличении водотвердого отношения и при соответственном получении вязкотекучих композиций с Р/Т>36%

Известен способ получения шлакощелочной вязкотекучей композиции, путем смешивания молотого гранулированного шлака с волокнисто-армирующей добавкой (капроновыми волокнами длиной 40 60 мм) и последующим затворением сухой смеси 20%-ным раствором гидроокиси калия (КОН), а также водным раствором силиката натрия до вязкотекучего состояния, т.е. до отношения массы раствора-затворителя к сухой твердой составляющей более 36%

Полученная известным способом вязкотекучая композиция с Р/Т=42% легко формуется, транспортируется по трубопроводам.

Наряду с указанными достоинствами имеются и недостатки:

низкая прочность (Rсж= 65 МПа), что лимитирует применение способа для изготовления методом литья высокопрочных деталей и конструкций;

низкая трещиностойкость в процессе отверждения при гидротермальном пропаривании, вследствие различия значений коэффициентов термического расширения капроновых волокон и матрицы из шлакощелочного связующего;

капроновое волокно и щелочной активизатор (КОН) относится к числу дефицитных и дорогостоящих добавок;

сравнительно короткий срок начала схватывания (45 60 мин).

Наиболее близкий по техническому решению способ получения шлакощелочной вязкотекучей композиции заключается в смешивании молотого гранулированного основного доменного шлака с тонкомолотым металлосодержащим отходом доменного производства шламом газоочистки и другими дисперсно-армирующими микрочастицами с последующим затворением сухой смеси жидким стеклом плотностью 1,3 г/см3 до отношения массы жидкого стекла к массе твердой составляющей Р/Т>36% [2]

Наряду с большими достоинствами способа получения вязкотекучей композиции (высокая огнестойкость, адгезия с древесиной, легко транспортируется по трубопроводам и формуется методом литья) имеются и существенные недостатки:

низкая прочность после отверждения (предел прочности при сжатии 10 12 МПа, а при изгибе 1,2 1,3 МПа);

сравнительно короткий срок до начала схватывания (40 50 мин), что затрудняет возможность транспортировать смесь по трубопроводам и формовать изделия в больших количествах;

низкая трещиностойкость при гидротермальном отверждении, вследствие повышенного количества жидкого стекла (48 52%) и соответственно низкой водостойкости композиции.

Цель изобретения повысить прочность, жизнеспособность и трещиностойкость композиции при гидротермальном отверждении с растворотвердым отношением 37 40%

Для достижения поставленной цели в известном способе получения шлакощелочной вязкотекучей композиции, путем совместного или раздельного измельчения гранулированного доменного шлака и мелкодисперсных железосодержащих отходов доменного производства, из смешивания и затворения сухой смеси раствором жидкого стекла до состояния отношения массы раствора к твердой составляющей более 36 мас. железосодержащие отходы доменного производства предварительно, перед измельчением, извлекают магнитной сепарацией металлосодержащие частицы, просеивают их через сито с диаметром 2,5 мм и вводят без измельчения в сухую смесь из молотых гранулированного шлака и немагнитоактивной составляющей указанных отходов, при следующем соотношении компонентов, мас.

гранулированный основной доменный шлак 61-68

железосодержащие отходы доменного производства с размером частиц 0,1 - 2,5 мм 5-10

жидкое стекло 27-29.

При анализе отечественной и зарубежной технической литературы, а также патентных поисках, авторами не найдено способа приготовления шлакощелочной вязкотекучей композиции с Р/Т более 36% аналогичного предлагаемому способу как по техническому решению, так и по соотношению взятых компонентов.

Для испытания предлагаемого способа приняты следующие компоненты.

1. Гранулированный основной доменный шлак попутный отход доменного производства АО "Тулачермет". Модуль основности 1,05 1,1. Химический состав приведен в табл. 1. Удельная поверхность молотого граншлака 3000 3500 с2/г.

2. Нефлюсованный шлам газоочистки доменных печей. Представляет продукт гидроотвала, содержащий смесь колошниковой пыли и пылеуноса от агломерации руды. Химический состав приведен в табл. 1.

Гранулометрический состав нефлюсованного шлама после просеивания через сито с d=2,5 мм.

Размер диаметра сит, мм Частные остатки, мас.

2,5 5,5-6,5

1,25 8,5-10,7

0,63 17,8-20,0

0,315 15,0-17,0

0,14 24-25

менее 0,14 остальное

3. Флюсованный шлам газоочистки продукт (высевки) от дробления полученных после агломерации (флюсования) нефлюсованного шлама газоочистки с известняком или известью. Химический состав приведен в табл. 1.

Гранулометрический состав флюсованного шлака после просеивания через сито с d=2,5 мм.

Размер диаметра отверстий сит, мм Частотные остатки, мас.

2,5 9,0-10

1,25 6-7

0,63 15-17

0,315 25-26

0,14 29-31

менее 0,14 остальное

4. Колошниковая пыль отход доменного процесса АО "Тулачермет". Химический состав приведен в табл. 1.

Гранулометрический состав после просеивания через сито с d=2,5 мм следующий:

Размер отверстий сит, мм Частные остатки, мас.

2,5 21-26

1,25 14-19

0,63 12-15

0,315 19-20

0,14 16,5-18

менее 0,14 остальное

5. Жидкое стекло. Принят водный раствор жидкого стекла с плотностью 1,3 г/см3 и силикатным модулем 1,4.

Пример 1. В опыте принят нефлюсованный сухой шлам газоочистки доменных печей, просеянный через сито с диаметром отверстий 2,5 мм. Предварительно с помощью постоянного магнита отделили частицы магнитоактивной составляющей от немагнитоактивной и установили их соотношение по массе, которая составила 58% немагнитоактивной и 42% магнитоактивной.

Взвесили 6 кг 100 г (61 мас%) гранулированного основного молотого доменного шлама с M0 1,05 и 1 кг нефлюсованного доменного шлама (580 гр немагнитоактивного и 420 г магнитоактивного). 580 г немагнитоактивного шлама добавили к 6 кг 100 г гранулированного доменного шлака и все измельчили в шаровой мельнице до удельной поверхности 3500 см2/г. К данной молотой смеси (6 кг 680 г) добавили 420 г магнитоактивных металлосодержащих частиц (Fe + Fe2O3 + FeO + TiO2) с размерами частиц 0,1 2,5 мм, после чего эту сухую смесь (7 кг 260 г) затворили жидким стеклом с плотностью 1,3 г/см3 в количестве 2 кг 900 г (2 л 230 мл). Смесь перемешивали в течение 3 мин до получения вязкотекучей однородной композиции. Время добавления жидкого стекла к сухой смеси зафиксировали по часам. Часть смеси поместили в кольцо прибора Вика для установления времени начала схватывания. Из полученной смеси методом литья формовали в металлических формах образцы композиции размером 16 х 4 х 4 см и после 12 ч выдержки пропарили по режиму 2 + 8 + 3 ч, а затем оставили на воздухе для отверждения при t 20 2oC на 28 сут и испытали на прочность. После пропаривания испытали и на наличие трещин (визуально). Результаты испытаний приведены в табл. 2 (смесь N 2)

Пример 2. Приготовление опытных смесей композиций составов N 1, 3, 4, 5, 6 осуществляли по методике примера N 1, но с применением других отходов доменного производства и при других соотношениях компонентов в пределах P/T 37-40% Результаты испытаний свойств композиций приведены в табл. 2. Смеси составов N 1, 5, 6 являются запредельными для предлагаемого способа.

Пример 3. Приготовление шлакощелочной вязкотекучей композиции осуществляли по методике прототипа и применительно к составу смеси прототипа (опыт N 7, смесь состава 7), а также по методике предлагаемого способа, но применительно к составу смеси прототипа, т.е. дозировали 2 кг 500 г (25 мас. ) доменного основного шлака и 2 кг 700 г (27 мас.) флюсованного доменного шлама. Предварительно определяли в флюсованном шламе содержание магнитоактивных и немагнитоактивных частиц, содержание которых соответственно составило 62 и 48 мас. Далее осуществляли опыт по методике примера N 1.

Результаты испытаний приведены в табл. 2 (состав 8).

Сопоставительный анализ свойств предлагаемого способа получения в шлакощелочной вязкотекучей композиции с известным способом (прототипа) показал, что смеси композиций N 1, 5 и 6 с применением предлагаемого способа получения, являются запредельными, т.к. с уменьшением P/T (менее 27% от формуемой смеси) не дает эффекта получения вязкотекучей композиции, способной формоваться методом литья, транспортироваться по трубопроводам (см. табл. 2 опыт и состав N 5). При увеличении отходов доменного производства более 10 мас. при одном и том же значении P/T 40% наблюдается снижение прочности, что не представляет экономической целесообразности по отношению к заявляемым смесям N 2, 3, 4 (см. опыт и состав смеси N 1 в табл. 2).

В опыте (табл. 2, состав смеси 6) принят состав аналогичной смеси N 3, но отход доменного производства просеян через сито с d 5 мм, что отрицательно сказалось на прочности при сжатии, хотя предел прочности при изгибе не снизился. Поэтому состав смеси N 6 можно также считать запредельным.

Применение предлагаемого способа получения шлакощелочной вязкотекучей композиции по отношению к известному способу и составу композиции (прототипа) дает следующие преимущества:

увеличивается жизнеспособность в 2 2,4 раза;

увеличивается прочность при изгибе в 2 9 раз, при сжатии в 2 7 раз;

исключается сетка трещин на поверхности изделий после пропаривания.

Сущность физико-химического процесса достижения поставленной цели в предлагаемом способе состоит в следующем.

1. В известном способе (прототипа) получения вязкотекучей композиции магнитоактивная и немагнитоактивная составляющие находятся в тонкомолотом состоянии. Металлосоставляющие частицы типа FeO, F2O3, TiO2 и другие, способные отделяться магнитом, быстро гидротируются в среде шлакощелочной матрицы и переходят в гидроокиси типа Fe(OH)2, Fe(OH)3, Ti(OH)2 и, тем самым, теряют роль армирующего компонента, причем эти гидроокиси на прочность композиции влияют отрицательно, так как сами по себе в системе композиции не обладают большой прочностью. Немагнитоактивная составляющая (силикаты щелочных металлов типа CaSiO3, K2SiO3, Na2SiO3, а также присутствующие свободные СaO, MgO, nCaOmSiO2mCaOmH2O3) оказывают положительную роль, так как являются дополнительными активизаторами для повышения гидравлической активности молотого гранулированного шлака. Однако процесс гидротации пережженных частиц свободных CaO и MgO соответственно в Ca(OH)2 и Mg(OH)2 идет медленно и с увеличением в объеме, причем этот процесс не заканчивается до наступления начала схватывания и композиция при отверждении находится в напряженном состоянии, что проявляется в виде образования волосяных трещин при гидротермальном отверждении.

2. В предлагаемом же способе магнитоактивные частицы вводят с размером от 0,1 до 2,5 мм. Эти частицы в среде шлакощелочной матрицы гидратируются только на поверхности и образующие в виде пленок гидроокиси металлов оказывают положительную роль, так как увеличивают адгезию на границе шлакощелочное вяжущее дисперсно-армирующие частицы, т.е. гидроокиси выполняют роль клеящего компонента и поэтому увеличивается не только прочность при изгибе, за счет армирующего действия магнитоактивных частиц, но и прочность при сжатии, так как эти частицы являются сами по себе прочными, т.е. не теряется сущность металлочастиц в составе композиции. Однако наличие таких частиц должно быть оптимальным, так как с увеличением выше 10 мас. в составе композиции наблюдается снижение прочности, потому что образуется повышенное количество (хотя и на поверхности частиц) гидроокисей металлов, которые разупрочняют систему композиции и ускоряют процесс схватывания.

Процесс гидратации силикатов и алюмосиликатов кальция, а также свободных CaO и MgO, идет аналогично известному способу, то есть замедленными темпами, но он заканчивается до схватывания и поэтому трещин при гидротермальной обработке не образуется. Последнему способствует и ограниченный размер магнитоактиавных частиц, так как с увеличением размера частиц более 2,5 мм наблюдается уменьшение прочности.

Таким образом, благодаря разделению отходов доменного производства на магнитоактивную и немагнитоактивную составляющие и введению магнитоактивной составляющей в немолотом состоянии с размером частиц от 0,1 до 2,5 мм и совместным помолом основного граншлака с неметаллической составляющей, это дало возможность исключить отрицательный эффект, имеющий место в способе прототипа и поэтому достигается поставленная цель.

Предлагаемый способ в сравнении с известным способом получения вязкотекучей смеси имеет следующие технико-экономические преимущества.

1. Расширяется область применения композиции в промышленности строительных материалов, а также в станкостроении (корпуса металлорежущего инструмента) для замены металла.

2. Уменьшается расход дорогостоящего жидкого стекла в 1,7 1,8 раза.

3. В большом количестве утилизируются отходы доменного производства, включая и граншлак, что дешевле в 1,5 2 раза, по сравнению с жидким стеклом.

4. Созданы предпосылки ускоренного процесса отверждения за счет гидротермальной обработки пропариванием.

5. Увеличивается прочность вязкотекучей композиции в среднем в 5 раз, что соответственно приводит к увеличению отпускной стоимости и получения прибыли.

6. Уменьшается себестоимость композиции на 20 25% в сравнении с композицией прототипа, а в сравнении с металлом (в случае замены металла в корпусах металлорежущего инструмента) на 75 80% 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ получения шлакощелочной вязкотекучей композиции путем измельчения гранулированного основного доменного шлака и мелкодисперсных железосодержащих отходов доменного производства, их смешивания и затворения сухой смеси жидким стеклом, отличающийся тем, что из железосодержащих отходов доменного производства предварительно перед измельчением извлекают магнитной сепарацией металлосодержащие частицы, просеивают для получения частиц 0,1 2,5 мм и вводят их без измельчения в сухую смесь из молотых гранулированного доменного шлака и немагнитоактивной составляющей указанных отходов при следующем соотношении компонентов, мас.

Гранулированный основной доменный шлак 61 68

Железосодержащие отходы доменного производства 5 10

Жидкое стекло 27 29




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru