RU2808741C1 - Functional matrix system for refractory low-cement composite materials - Google Patents
Functional matrix system for refractory low-cement composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808741C1 RU2808741C1 RU2022133517A RU2022133517A RU2808741C1 RU 2808741 C1 RU2808741 C1 RU 2808741C1 RU 2022133517 A RU2022133517 A RU 2022133517A RU 2022133517 A RU2022133517 A RU 2022133517A RU 2808741 C1 RU2808741 C1 RU 2808741C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refractory
- alumina
- matrix
- mixture
- composition
- Prior art date
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 56
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 abstract description 17
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 abstract description 10
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- -1 aluminum compound Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000001935 peptisation Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической технологии, а именно составу функциональной матричной системы для низкоцементных литьевых теплотехнических композитов, которая в готовом виде представляет собой сухую смесь для производства теплотехнических огнеупорных композиционных материалов нового поколения, таких как огнеупорные бетоны, а также неформованные огнеупоры, огнеупорные растворы и мертели.The invention relates to the field of chemical technology, namely the composition of a functional matrix system for low-cement injection molded thermal composites, which in finished form is a dry mixture for the production of new generation thermal refractory composite materials, such as refractory concrete, as well as unmolded refractories, refractory mortars and mortars .
Теплотехнические огнеупорные композиционные материалы нового поколения характеризуются высокой полидисперсностью и, как правило, имеют многокомпонентный состав. В зависимости от типа и состава теплотехнического композита содержание этих основных составляющих может быть в пределах: заполнитель – 40-75%; матричная система – 25-60%. Отличительным признаком матрицы для теплотехнических огнеупорных композитов является предельно высокая степень их объемной концентрации, достигаемая за счет плотной укладки полидисперсных частиц твердой фазы, а также за счет оптимальной дефлокуляции, т.е. разжижения. Thermal engineering refractory composite materials of the new generation are characterized by high polydispersity and, as a rule, have a multicomponent composition. Depending on the type and composition of the thermal composite, the content of these main components can be within the following limits: filler - 40-75%; matrix system – 25-60%. A distinctive feature of the matrix for thermotechnical refractory composites is the extremely high degree of their volumetric concentration, achieved due to the dense packing of polydisperse particles of the solid phase, as well as due to optimal deflocculation, i.e. liquefaction.
При приготовлении таких композитных огнеупорных материалов матричная система обычно включает следующие типы сырьевых компонентов: тонкодисперсный кальцинированный глинозем и (или) субмикронный активированный оксид алюминия (по зарубежной терминологии Reactive alumino реактивный глинозем), микрокремнезем, особо чистый высокоглиноземистый цемент и корректирующие функциональные добавки, например, дефлокулянты [Шнабель М., Бур А., Р. Кокегей-Лоренц Р., Шмидтмайер Д, Даттон Д. Улучшение свойств огнеупорных бетонов за счет модификации матрицы //Новые огнеупоры. – 2015. - №3. - С. 91–97]. Цемент и тонкодисперсный кальцинированный глинозем (< 45 мкм) имеют сравнительно большой медианный диаметр частиц D50 и характеризуются широким распределением частиц по размерам. Они относятся к крупнодисперсной составляющей матрицы, в то время как активированный оксид алюминия - к тонкодисперсной с D50 < 1 мкм [Laurich J. O. Synthetic Alumina Raw Materials —Key Elements for Refractory Innovations / J. O. Laurich, A. Buhr // Proc. of Unitecr.99 Congress, Berlin, Germany. - P. 348–355].When preparing such composite refractory materials, the matrix system usually includes the following types of raw materials: finely dispersed calcined alumina and (or) submicron activated aluminum oxide (according to foreign terminology, Reactive alumino reactive alumina), microsilica, especially pure high-alumina cement and corrective functional additives, for example, deflocculants [Schnabel M., Bur A., R. Kokegey-Lorenz R., Schmidtmeier D, Dutton D. Improving the properties of refractory concrete by modifying the matrix // New Refractories. – 2015. - No. 3. - P. 91–97]. Cement and fine calcined alumina (<45 µm) have a relatively large median particle diameter D50 and are characterized by a wide particle size distribution. They belong to the coarse component of the matrix, while activated aluminum oxide belongs to the fine component with D 50 < 1 μm [Laurich JO Synthetic Alumina Raw Materials — Key Elements for Refractory Innovations / JO Laurich, A. Buhr // Proc. of Unitecr.99 Congress, Berlin, Germany. - P. 348–355].
Несмотря на то, что доля матричной системы в составе огнеупорного низкоцементного композита составляет только 25–35%, ее состав определяет основные характеристики данного теплотехнического материала: растекаемость через водопотребность, технологичность в отношении времени замешивания и сроках схватывания, прочность после выдержки при комнатной температуре, сушки при 110°C и высокотемпературную прочность; постоянство объема и износостойкость при температуре службы.Despite the fact that the share of the matrix system in the composition of the refractory low-cement composite is only 25–35%, its composition determines the main characteristics of this thermal material: spreadability due to water demand, manufacturability in relation to mixing time and setting time, strength after exposure at room temperature, drying at 110°C and high temperature strength; consistency of volume and wear resistance at service temperature.
Таким образом, матричная система является ключевым звеном для поиска решений по улучшению качества подобных материалов. Вместе с тем в существующих информационных материалах матричные системы как отдельный продукт не рассматриваются, и предложения на рынке функциональных матричных систем как коммерческого продукта отсутствуют.Thus, the matrix system is a key link for finding solutions to improve the quality of such materials. At the same time, existing information materials do not consider matrix systems as a separate product, and there are no offers on the market for functional matrix systems as a commercial product.
Среди патентных источников патенты, описывающие именно матричные системы как самостоятельный продукт, не найдены. В основном матричные системы описываются как составляющие бетонных смесей под названием вяжущее, смесь, сырьевая смесь. (WO2007101961, RU2387623, SU1447791, RU2758050, RU2284971, RU2232140).Among the patent sources, patents describing matrix systems as an independent product were not found. Matrix systems are generally described as components of concrete mixtures called binder, mix, or raw mix. (WO2007101961, RU2387623, SU1447791, RU2758050, RU2284971, RU2232140).
Патент RU2284971 (Опубликовано: 10.10.2006) описывает высокоглиноземистое вяжущее, включающее глиноземистый цемент и тонкомолотую добавку на основе оксида алюминия, в качестве тонкомолотой добавки содержит кислородсодержащее соединение алюминия общей формулы Al2O3·nH2O, где n=0,03-2,0, полученное быстрой частичной дегидратацией гидроксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глиноземистый цемент 55-90, указанное кислородсодержащее соединение алюминия 10-45. Технический результат - повышение огнеупорности, температуры деформации под нагрузкой, сохранение высокой активности набора марочной прочности в течение трех суток, способность набора марочной прочности как в нормальных условиях, так и при пропарке, а также удешевление вяжущего, расширение сырьевой базы при использовании отходов промышленности. Недостатком является низкий предел прочности при сжатии через 24 часа равный 30МПа.Patent RU2284971 (Published: 10.10.2006) describes a high-alumina binder, including alumina cement and a finely ground additive based on aluminum oxide, as a finely ground additive containing an oxygen-containing aluminum compound of the general formula Al 2 O 3 nH 2 O, where n = 0.03- 2.0, obtained by rapid partial dehydration of aluminum hydroxide, with the following ratio of components, wt.%: aluminous cement 55-90, the specified oxygen-containing aluminum compound 10-45. The technical result is an increase in fire resistance, deformation temperature under load, maintaining a high activity of developing brand strength for three days, the ability to gain brand strength both under normal conditions and during steaming, as well as reducing the cost of the binder, expanding the raw material base when using industrial waste. The disadvantage is the low compressive strength after 24 hours equal to 30 MPa.
Во всех указанных источниках не рассматриваются такие свойства матричных систем, как растекаемость и прочность.All of these sources do not consider such properties of matrix systems as flowability and strength.
В патенте DE4125511C2 (Germany) описан состав саморастекающегося огнеупорного литьевого композита: плавленый глинозем (от 0,05 до 10 мм) 77,00% мас., кальцинированная глина (0,4-8,0 мкм) 20,00% мас., глиноземистый цемент (70,0 мас.% Al2O3) 2,00% мас., каолин (<1 мкм) 0,55% мас., кварцевая мука (<1 мкм) 0,30% мас., триполифосфат натрия 0,05% мас., бура 0,05% мас., щавелевая кислота 0,05% мас. На 100 массовых частей смеси добавляют 4,9 массовых частей воды и перемешивают до однородного состояния. Масса начинает схватываться примерно через 60 минут. Насыпная плотность массы составляет 3,30 г/см3 Кажущаяся пористость составляет 14,5% по объему. Недостаток – низкая прочность на изгиб в холодном состоянии 3,8 Н/мм2 и прочность на сжатие в холодном состоянии около 30 Н/мм2.Patent DE4125511C2 (Germany) describes the composition of a self-leveling refractory casting composite: fused alumina (from 0.05 to 10 mm) 77.00% wt., calcined clay (0.4-8.0 μm) 20.00% wt., aluminous cement (70.0 wt.% Al 2 O 3 ) 2.00% wt., kaolin (<1 μm) 0.55% wt., quartz flour (<1 μm) 0.30% wt., sodium tripolyphosphate 0.05% wt., borax 0.05% wt., oxalic acid 0.05% wt. For 100 parts by mass of the mixture, add 4.9 parts by mass of water and mix until smooth. The mass begins to set after about 60 minutes. The bulk density of the mass is 3.30 g/cm 3. The apparent porosity is 14.5% by volume. Disadvantage - low cold bending strength of 3.8 N/mm 2 and cold compressive strength of about 30 N/mm 2 .
За прототип выбран состав матрицы (статья ДЕФЛОКУЛЯЦИЯ ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫХ МАТРИЧНЫХ СИСТЕМ ДОБАВКАМИ ПОЛИКАРБОКСИЛАТНЫХ ЭФИРОВ, Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, №7, 2022г., авторы: Трубицын М.А., Лисняк В.В., Фурда Л.В., Воловичева Н.А., Тарасенко Е.А.), включающий 80-90 мас.% субмикронного активированного α-оксид алюминия (СМАЛОКС-А) и 10-20 мас.% модифицированного высокоглиноземистого цемента (МВГЦ), сверх того, дополнительно содержащий дефлокулянты на основе поликарбоксилатных эфиров в количестве 0,17 или 0,34 мас.%. Приведенные в статье составы матричных смесей демонстрируют индекс растекаемости ниже 300% и при этом нет информации о величинах предела прочности при сжатии для этих смесей.The composition of the matrix was chosen for the prototype (article DEFLOCULATION OF HIGH-ALUMINUM MATRIX SYSTEMS WITH POLYCARBOXYLATE ETHER ADDITIVES, Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov, No. 7, 2022, authors: Trubitsyn M.A., Lisnyak V.V., Furda L.V. , Volovicheva N.A., Tarasenko E.A.), including 80-90 wt.% submicron activated α-aluminum oxide (SMALOX-A) and 10-20 wt.% modified high-alumina cement (MHAC), in addition, additionally containing deflocculants based on polycarboxylate ethers in an amount of 0.17 or 0.34 wt.%. The compositions of matrix mixtures given in the article demonstrate a spreadability index below 300%, and there is no information about the values of the compressive strength for these mixtures.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка состава функциональной матричной смеси, которая может быть использована для производства теплотехнических огнеупорных композиционных материалов нового поколения: огнеупорных бетонов неформованных огнеупоров, огнеупорных растворов и мертелей.The technical objective of the proposed invention is to develop the composition of a functional matrix mixture that can be used for the production of thermal engineering refractory composite materials of a new generation: refractory concrete, unmolded refractories, refractory mortars and mortars.
Техническим результатом является повышение индекса растекаемости матричной смеси, что приводит к снижению водопотребности бетонной смеси, и повышение предела прочности при сжатии матричной смеси, что в сумме приводит к повышению прочностных свойств бетонов, т.к. из уровня техники известно, что уменьшение водопотребности бетонной смеси на 0,5 % предполагает уменьшение открытой пористости бетона на 1,2–1,7 об. % наряду с улучшением прочностных характеристик бетона, стойкости к эрозии и истиранию [Шнабель М., Бур А., Р. Кокегей-Лоренц Р., Шмидтмайер Д, Даттон Д. Улучшение свойств огнеупорных бетонов за счет модификации матрицы //Новые огнеупоры. – 2015. - №3. - С. 91 – 97].The technical result is an increase in the spreadability index of the matrix mixture, which leads to a decrease in the water demand of the concrete mixture, and an increase in the compressive strength of the matrix mixture, which in total leads to an increase in the strength properties of concrete, because It is known from the prior art that a reduction in the water demand of a concrete mixture by 0.5% implies a reduction in the open porosity of concrete by 1.2–1.7 vol. % along with improving the strength characteristics of concrete, resistance to erosion and abrasion [Schnabel M., Bur A., R. Kokegey-Lorenz R., Schmidtmeier D, Dutton D. Improving the properties of refractory concrete by modifying the matrix // New Refractories. – 2015. - No. 3. - P. 91 – 97].
Поставленная задача решается путем предложенной функциональной матричной смеси (далее ФМС), включающей субмикронный активированный α-оксид алюминия (далее РГ), высокоглиноземистый цемент (далее ВГЦ), сверх того дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров в количестве 0,17 или 0,34 мас.% от матричной смеси, отличающийся тем, что состав матричной смеси дополнительно содержит кальцинированный глинозем (далее КГ) в следующих соотношениях, мас.%:The problem is solved by the proposed functional matrix mixture (hereinafter FMS), including submicron activated α-alumina (hereinafter RG), high-alumina cement (hereinafter HAC), in addition, a deflocculant based on polycarboxylate ethers in an amount of 0.17 or 0.34 wt. % of the matrix mixture, characterized in that the composition of the matrix mixture additionally contains calcined alumina (hereinafter referred to as CG) in the following ratios, wt.%:
субмикронный активированный α-оксид алюминия остальноеsubmicron activated α-alumina rest
Неожиданно было установлено, что введение в состав матричной смеси, содержащей субмикронный активированный α-оксид алюминия (далее РГ) и высокоглиноземистый цемент (далее ВГЦ) 20 мас.% кальцинированного глинозема повышает индекс растекаемости матричной смеси на 2,4 % при введении в состав 0,34 мас.% дефлокулянта и на 3,3% при введении в состав 0,17 мас.% дефлокулянта. Unexpectedly, it was found that the introduction of 20 wt.% calcined alumina into a matrix mixture containing submicron activated α-alumina (hereinafter referred to as RG) and high-alumina cement (hereinafter referred to as HAC) increases the spreadability index of the matrix mixture by 2.4% when 0 is added to the composition. .34 wt.% deflocculant and by 3.3% when 0.17 wt.% deflocculant is introduced into the composition.
Новизна заявленного изобретения заключается в количественном составе ингредиентов, позволяющем получить повышение индекса растекаемости и значений прочности матрицы, по сравнению с составами, не содержащими кальцинированный глинозем или содержащими его в другом количестве.The novelty of the claimed invention lies in the quantitative composition of the ingredients, which makes it possible to obtain an increase in the spreadability index and matrix strength values, compared to compositions that do not contain calcined alumina or contain it in a different quantity.
Изобретательский уровень заключается в эффекте, возможность достижения которого не вытекает из уровня техники, т.к. из уровня техники известно, что при замещении кальцинированного глинозема на мономодальный реактивный глинозем водопотребность бетона снижается на 0,2% [Шнабель М., Бур А., Р. Кокегей-Лоренц Р., Шмидтмайер Д, Даттон Д. Улучшение свойств огнеупорных бетонов за счет модификации матрицы //Новые огнеупоры. – 2015. - №3. - С. 91–97]. В то время, как введение в состав заявленной матрицы кальцинированного глинозема в количестве 20масс% наоборот снижает водопотребность, т.к. повышает индекс растекаемости и при этом повышает прочность матричной смеси на 10-11%, что, несомненно, оказывает положительное влияние на свойства теплотехнических огнеупорных композиционных материалов нового поколения, таких как огнеупорных бетоны, а также неформованные огнеупоры, огнеупорные растворы и мертели. При этом неожиданно то, что введение дефлокулянта в меньшем количестве обеспечивает больший рост индекса растекаемости заявленной матрицы.The inventive step consists in an effect, the possibility of achieving which does not follow from the level of technology, because it is known from the prior art that when calcined alumina is replaced by monomodal reactive alumina, the water demand of concrete is reduced by 0.2% [Schnabel M., Bur A., R. Kokegey-Lorenz R., Schmidtmeier D, Dutton D. Improving the properties of refractory concretes for Matrix modification account //New refractories. – 2015. - No. 3. - P. 91–97]. While the introduction of calcined alumina into the composition of the claimed matrix in an amount of 20 mass%, on the contrary, reduces water demand, because increases the spreadability index and at the same time increases the strength of the matrix mixture by 10-11%, which undoubtedly has a positive effect on the properties of new generation thermotechnical refractory composite materials, such as refractory concrete, as well as unmolded refractories, refractory mortars and mortars. It is unexpected that the introduction of a deflocculant in a smaller amount provides a greater increase in the spreadability index of the claimed matrix.
Образцы заявленной функциональной матричной смеси готовили следующим образом. Расчетное количество минеральных компонентов взвешивали на техно-химических весах и переносили в емкость. Содержимое перемешивали при помощи верхнеприводного перемешивающего устройства марки ES-8300D со скоростью 45 об/мин в течение 10-15 мин до получения однородной смеси.Samples of the claimed functional matrix mixture were prepared as follows. The calculated amount of mineral components was weighed on a techno-chemical balance and transferred to a container. The contents were mixed using an ES-8300D top-drive mixing device at a speed of 45 rpm for 10-15 minutes until a homogeneous mixture was obtained.
Химический состав сырьевых материалов приведен таблице 1. Физические характеристики сырьевых материалов приведены в таблице 2.The chemical composition of raw materials is shown in Table 1. The physical characteristics of raw materials are shown in Table 2.
Таблица 1. Химический состав сырьевых материаловTable 1. Chemical composition of raw materials
Таблица 2. Физические характеристики сырьевых материаловTable 2. Physical characteristics of raw materials
Было приготовлено 8 образцов с различным содержанием ингредиентов (таблица 3).8 samples were prepared with different contents of ingredients (Table 3).
Таблица 3. Состав образцов ФМСTable 3. Composition of FMS samples
образцаIndex
sample
D50-4 мкмCalcined alumina,
D 50 -4 µm
D50-2,4 мкмReactive Alumina
D 50 -2.4 µm
Образцы 1 и 5 соответствуют составам матричных смесей, приведенным в прототипе. Образцы 2 и 6 содержат по 20 мас.% кальцинированного глинозема, образцы 3 и 7 по 40 мас.%, и образцы 4 и 8 по 60 мас.% кальцинированного глинозема.Samples 1 and 5 correspond to the compositions of the matrix mixtures given in the prototype. Samples 2 and 6 each contain 20 wt.% calcined alumina, samples 3 and 7 contain 40 wt.%, and samples 4 and 8 contain 60 wt.% calcined alumina.
Для определения растекаемости на основе полученных смесей готовили образцы литьевых масс влажностью 12%. Каждый образец литьевой массы помещали в форму-миниконус при помощи шпателя через верхнее отверстие до полного заполнения миниконуса. Интервал времени от момента окончания перемешивания литьевой массы до момента начала заполнения им формы-миниконуса не превышал 10 с. После заполнения формы-миниконуса избыток пасты удаляли ножом, расположенным под небольшим углом к торцевой поверхности. Литьевую массу выдерживали в форме-конусе 60±5с. После выдержки форму-миниконус плавно поднимали строго в вертикальном направлении. Диаметр расплыва измеряли штангенциркулем в двух взаимно перпендикулярных направлениях, результат округляли до 1 мм. To determine spreadability, samples of casting masses with a moisture content of 12% were prepared based on the resulting mixtures. Each sample of the casting mass was placed into a mini-cone mold using a spatula through the top hole until the mini-cone was completely filled. The time interval from the end of mixing the casting mass to the start of filling the mini-cone mold with it did not exceed 10 s. After filling the minicone mold, excess paste was removed with a knife located at a slight angle to the end surface. The casting mass was kept in a cone mold for 60 ± 5 s. After exposure, the mini-cone mold was smoothly raised strictly in the vertical direction. The diameter of the spread was measured with a caliper in two mutually perpendicular directions, the result was rounded to 1 mm.
За растекаемость принимали среднеарифметическое значение результатов двух измерений, расхождение между которыми не должно быть более 10 мм. Индекс растекаемости (ИР) рассчитывали по формуле:The spreadability was taken to be the arithmetic mean of the results of two measurements, the discrepancy between which should not be more than 10 mm. Spreadability index (SI) was calculated using the formula:
ИР = [(d2-d1)/ d1]×100%, IR = [(d 2 -d 1 )/ d 1 ]×100%,
где d1 и d2 – диаметр нижней части конуса и лепешки после растекания соответственно. (Пивинский Ю. Е. Керамические и огнеупорные материалы: избр. тр. Т. 2. СПб.: Стройиздат СПб. 2003. 668 с.) Результаты определения индекса растекаемости полученных образцов приведены в таблице 4.where d 1 and d 2 are the diameter of the lower part of the cone and cake after spreading, respectively. (Pivinsky Yu. E. Ceramic and refractory materials: selected proceedings. T. 2. St. Petersburg: Stroyizdat St. Petersburg. 2003. 668 p.) The results of determining the spreadability index of the obtained samples are shown in Table 4.
Для определения прочностных показателей полученных образцов ФМС готовили образцы-кубики из литьевой массы влажностью 12% путем заполнения форм размером 20х20х20 мм. Образцы выдерживали в формах при влажности окружающего воздуха 90% в течении 24 часов, после чего формы разбирали и образцы сушили при 110°С в сушильном шкафу до постоянной массы. Испытания на предел прочности при сжатии проводили с использованием машины для испытания на сжатие ИП-1А-1000 в соответствии с ГОСТ 4071.1-2021 Изделия огнеупорные с общей пористостью менее 45% Метод определения предела прочности при сжатии при комнатной температуре.To determine the strength characteristics of the obtained FMS samples, cube samples were prepared from the casting mass with a moisture content of 12% by filling molds measuring 20x20x20 mm. The samples were kept in molds at an ambient humidity of 90% for 24 hours, after which the molds were disassembled and the samples were dried at 110°C in an oven to constant weight. Compressive strength tests were carried out using an IP-1A-1000 compression testing machine in accordance with GOST 4071.1-2021 Fireproof products with a total porosity of less than 45% Method for determining compressive strength at room temperature.
Результаты измерений приведены в таблице 4.The measurement results are shown in Table 4.
Таблица 4. Результаты испытаний литьевых смесей на растекаемость и предел прочности при сжатииTable 4. Results of tests of casting mixtures for spreadability and compressive strength
образцаIndex
sample
мас. %Humidity FMS,
wt. %
%Spreadability index,
%
Как видно из таблицы 4, именно образцы 2 и 6, содержащие 20 мас.% кальцинированного глинозема, показывают повышение индекса растекаемости и предела прочности по сравнению с образцами 1 и 5, соответствующие составам, описанным в прототипе. Повышение количества кальцинированного глинозема в составах 3, 4, 7 и 8, приводит к снижению вышеуказанных свойств.As can be seen from table 4, it is samples 2 and 6, containing 20 wt.% calcined alumina, that show an increase in the spreadability index and tensile strength compared to samples 1 and 5, corresponding to the compositions described in the prototype. An increase in the amount of calcined alumina in compositions 3, 4, 7 and 8 leads to a decrease in the above properties.
Таким образом, поставленная задача решена, технический результат достигнут - создан новый состав матричной системы, характеризующийся простотой, доступностью ингредиентов и возможностью его использования в качестве самостоятельного коммерческого продукта для производства теплотехнических огнеупорных композиционных материалов нового поколения: огнеупорных бетонов, неформованных огнеупоров, огнеупорных растворов и мертелей, к которым предъявляются повышенные требования в отношении снижения водопотребности при сохранении текучести, а также прочности.Thus, the task has been solved, the technical result has been achieved - a new composition of the matrix system has been created, characterized by simplicity, availability of ingredients and the possibility of its use as an independent commercial product for the production of thermal engineering refractory composite materials of a new generation: refractory concrete, unmolded refractories, refractory mortars and mortars , which are subject to increased demands in terms of reducing water demand while maintaining fluidity and strength.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808741C1 true RU2808741C1 (en) | 2023-12-04 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0525394A1 (en) * | 1991-08-01 | 1993-02-03 | Veitsch-Radex Aktiengesellschaft für feuerfeste Erzeugnisse | Free-flowing refractory casting composition |
| RU2247095C2 (en) * | 2003-04-14 | 2005-02-27 | Зубащенко Роман Вячеславович | Hydraulically cured bulk of corundum composition |
| RU2579092C1 (en) * | 2015-02-02 | 2016-03-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Refractory concrete mixture |
| RU2615007C1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "ОгнеупорПром" | Composition for lightweight refractory production |
| JP7300370B2 (en) * | 2019-11-05 | 2023-06-29 | 株式会社日立製作所 | Driving device and driving method for semiconductor device, and power conversion device |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0525394A1 (en) * | 1991-08-01 | 1993-02-03 | Veitsch-Radex Aktiengesellschaft für feuerfeste Erzeugnisse | Free-flowing refractory casting composition |
| RU2247095C2 (en) * | 2003-04-14 | 2005-02-27 | Зубащенко Роман Вячеславович | Hydraulically cured bulk of corundum composition |
| RU2579092C1 (en) * | 2015-02-02 | 2016-03-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Refractory concrete mixture |
| RU2615007C1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "ОгнеупорПром" | Composition for lightweight refractory production |
| JP7300370B2 (en) * | 2019-11-05 | 2023-06-29 | 株式会社日立製作所 | Driving device and driving method for semiconductor device, and power conversion device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТРУБИЦЫН М.А и др. "Дефлокуляция высокоглиноземистых матричных систем добавками поликарбоксилатных эфиров", Вестник БелГТУ им. В.Г.Шухова, 2022, N7. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102013001927B4 (en) | Geopolymer binder system for Feuerbetone, dry Feuetonetonversatz containing the binder system and the use of the offset | |
| US8043425B2 (en) | Concrete with a low cement content | |
| US4943544A (en) | High strength, abrasion resistant refractory castable | |
| US4308067A (en) | Unshaped refractory compositions useful as jointing and moulding compositions | |
| Boddy et al. | The effect of product form of silica fume on its ability to control alkali–silica reaction | |
| JP2001515834A (en) | Refractory system containing reactive metakaolin additive | |
| WO1990013524A1 (en) | Shaped article with a cement-bound matrix and method and composition for the preparation thereof | |
| Chandrasekhar Reddy | Investigation of mechanical and microstructural properties of fiber-reinforced geopolymer concrete with GGBFS and metakaolin: novel raw material for geopolymerisation | |
| RU2808741C1 (en) | Functional matrix system for refractory low-cement composite materials | |
| US6068696A (en) | Flexural bond strength/low air/workability additive for mortar cement | |
| JPH0840758A (en) | Fiber-reinforced cement product and its production | |
| CN115321858A (en) | Cementitious material, method for its preparation and use of composition | |
| US3959002A (en) | Method of manufacturing white furnace boats for firing ceramic articles and novel furnace boats | |
| US2793128A (en) | Refractory compositions and bonding agents therefor | |
| KR19980702298A (en) | Cast Refractory System | |
| Zhou et al. | Effects of manufactured-sand on dry shrinkage and creep of high-strength concrete | |
| RU2399643C1 (en) | Cement grouting light-weight mixture | |
| US2965506A (en) | Castable aluminum oxide mixture and articles made therefrom | |
| CN113929393B (en) | Self-compacting C70 concrete and preparation method thereof | |
| AU617180B2 (en) | Refractory having high resistance to corrosion and spalling and manufacturing method thereof | |
| RU2055054C1 (en) | Concrete mix | |
| JPS61178462A (en) | High strength cement composition | |
| RU2781200C1 (en) | Construction mixture for additive manufacturing | |
| JPH0569783B2 (en) | ||
| KR102538947B1 (en) | Composite Binder Containing Silica-based ultrafine powder |