Получение штучных прессованных огнеупоров на основе ортофосфорной кислоты и минеральных шламов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Хлыстов А. И., Власова Е. М. Получение штучных прессованных огнеупоров на основе ортофосфорной кислоты и минеральных шламов // Молодой ученый. — 2017. — №21.1. — С. 163-165. — URL https://moluch.ru/archive/155/44232/ (дата обращения: 21.04.2019).



Ежегодно российская промышленность создает все больше специальных полигонов, на которых хранится широкая гамма техногенных отходов. При этом необходимо отметить факт того, что большая часть многотоннажных отходов может применяться в качестве вторичного сырья. Как наиболее самым перспективным направлением можно считать применение промышленных отходов в производстве разнообразных строительных материалов с широкими диапазонными свойствами. Использование техногенных отходов в производстве строительных материалов имеет большое экономическое значение, так как их применение решает основные проблемы настоящего времени – охрана окружающей среды и ресурсосбережение.

Однако применение техногенных отходов сразу в производстве не всегда возможно, так как возникают определенные проблемы, связанные с нестабильностью их химико-минералогического состава, а также наличием вредных примесей. Поэтому особого внимания заслуживают техногенные отходы, образующиеся на предприятии Самарского металлургического завода обладающие рядом отличительных особенностей: технологичность, универсальность, наноразмерность (20-80 нм) и др.

В результате многочисленных исследований было выявлено [1, 2, 3], что алюмокальциевые шламы весьма стабильны по составу минеральной части и легко поддаются классификации. Постоянство состава шламового отхода также свидетельствует о его технологических преимуществах перед другими промышленными отходами.

Химический состав алюмокальциевого шлама представлен в основном оксидами, которые положительно влияют на умеренное течение физико-химических процессов в фосфатных массах, что способствует нарастанию необходимой прочности при достаточно малых температурах термообработки, к ним относятся оксид алюминия (Al2O3), оксид кальция (CaO) и диоксид кремния (SiO2). Также известно, что в огнеупорных композитах ортофосфорная кислота взаимодействует преимущественно с тонкодисперсными компонентами и в меньшей степени с крупнозернистыми материалами (огнеупорными заполнителями) [4, 5].

Для проведения исследования были использованы следующие сырьевые компоненты: термическая ортофосфорная кислота 70% концентрации по ГОСТ 10678-76, в качестве порошкообразных наполнителей был применен алюмокальциевый шлам, а в качестве мелкого заполнителя был взят огнеупорный шамотный лом фракции 0-5 мм, также в качестве активной тонкомолотой добавки в шихту ряда составов добавлялась огнеупорная глина в разном процентном соотношении.

В настоящей работе были испытаны пять огнеупорных составов (рис. 1).

1) - шамотно-алюмокальциевая масса с соотношением 2:1 (концентрация

кислоты H3PO4 70%); 2) - шамотно-алюмокальциевая масса с соотношением 1:2 (концентрация кислоты H3PO4 70%); 3-5) шамотно-алюмокальциевая массы с огнеупорной глиной (10-30%)

Рис. 1 – Составы огнеупорных масс

Способ приготовления огнеупорной фосфатных масс заключался в измельчении, сушке и смешении выше перечисленных минеральных компонентов, введении ортофосфорной кислоты и перемешивании связующего с минеральными материалами при комнатной температуре. Затем полусухую массу подвергали прессованию при удельном давлении от 50 до 200 кгс/см2. Приготовленные образцы помещали в муфельную печь, для термообработки при температуре 300°С, после чего охлаждали и испытывали на прочность используя гидравлический пресс.

Результаты термообработки (300°С) образцов показали, что испытуемые составы, затворенные сверх 100% от массы ортофосфорной кислотой в количестве 12% образуют прочные структуры, а при введении в них более 20% приводит образцы к вспучиванию и дальнейшему разрушению (рис.2).

В результате проведенных испытаний огнеупорных фосфатных композиций на прочность было выявлено влияние на неё глинистой составляющей и давления прессования.

На рисунке 3 видно, что добавка огнеупорной глины положительно влияет на прочность фосфатно-шамотных масс, но при этом стоит отметить, что образцы, полученные без добавки дорогостоящей глинистой составляющей, имеют весьма хорошие прочностные показатели.

Рис. 2 – Образец после термообработки (300°С)

1-2) составы без огнеупорной составляющей; 3-4) составы с огнеупорной составляющей (10 и 20%)

Рис. 3 – Влияние давления прессования на прочность

фосфатно-шамотных масс после термообработки 300°С

Влияние удельного давления прессования на физико-механические характеристики материала исследовались в диапазоне от 50 до 200 кгс/см2. Как видно из рисунка 3, прочность при сжатии образцов в интервале удельного усилия прессования от 50 до 100 кгс/см2 возрас­тает, а дальнейшее увеличение усилия прессования вызывает незначительный прирост прочности, а у образцов на ортофосфорной кислоте без глинистой составляющей при усилии в 200 кгс/см2 даже незначительно уменьшается, что связано с возникающими внутренними напряжениями внутри образцов вследствие их перепрессовки.

Таким образом, введение в шихту нанотехногенного сырья в виде алюмокальциевого шлама в качестве порошкообразного наполнителя положительно влияет на формовочные свойства и на образование прочных структур.

Литература:

1. Хлыстов А.И. Повышение эффективности и улучшение качества огнеупорных футеровочных материалов: монография / А.И. Хлыстов. – Самара: Изд-во Самарск. гос. арх.-строит. ун-та, 2004. – 134 с. – ISBN 5-9585-0051-1.

2. Арбузова Т.Б. Строительные материалы на основе шламовых отходов: учебное пособие / Т.Б. Арбузова. – Самара. Изд-во Самарск. гос. арх.-строит. академии, 1996. – 38 с. – ISBN 5-230-07394-3.

3. Хлыстов А.И. Физико-химические основы применения фосфатных связующих в качестве модификатора огнеупорных футеровочных материалов / А.И. Хлыстов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2008. – № 1. – С. 36–37.

4. Судакас Л.Г. Фосфатные вяжущие системы / Л.Г. Судакас. – СПб.: РИА «Квинтет», 2008. – 260 с. – ISBN 978-5-902983-04-0.

5. Красный Б.Л. Огнеупорные и строительные материалы на основе фосфатных связующих: дис. … д-ра. техн. наук: 05.17.11 / Красный Борис Лазаревич. – М., 2003. – 422 с. – РГБ ОД, 71:04-5/343.

Основные термины (генерируются автоматически): ортофосфорная кислота, масса, огнеупорная глина, качество, отход, прочность, состав, составляющая.


Похожие статьи

Преимущества ортофосфорной кислоты | Статья в журнале...

Сравнительные свойства ортофосфорной кислоты с другими

Чтобы нейтрализовать кислоту состав доводили до РH 8,5- 9 с помощью промывки кальциевой (Na2CO3) или пищевой содой (Na2HCO3) за 10– 14 мин до конца промывки.

Разработка кислой футеровки на базе местных материалов...

В Узбекистане разведаны многие месторождения песков на предмет их использования в литейном производстве, как формовочные материалы, так и огнеупорная составляющая.

В таблице 1 приведен сравнительный зерновой состав фетеровочных масс по фракциям (%).

Фибробетон, устойчивый к воздействию высоких температур

С целью повышения показателей прочности на сжатие и растяжение при изгибе был разработан состав легкого жаростойкого фибробетона [1], не

Содержащийся в сернокислом шламе сернокислый кальций (до 30 %) взаимодействует с ортофосфорной кислотой по реакции

Композиционный модификатор ржавчины на основе местного...

Поставленная задача решается тем, что в составе преобразователя модификатора ржавчины, включающий 22% водный раствор ортофосфорной кислоты, фурфуриловый спирт и добавку аминной группы, отличающейся содержанием дополнительно нитролигнина и в качестве...

Вторичные продукты масложирового производства

В зависимости от качества хлопкового масла и его назначения расходуются различные количества адсорбента, в среднем его норма составляет 1 %) массы отбеливаемых масел и жиров. Количество отработанных отбельных жирных глин в Узбекистане достигает 1,0 тыс. т...

Повышение эффективности жаростойких вяжущих за счет...

Известные традиционные жаростойкие вяжущие на основе портландцемента в своем составе содержат в основном шамот или молотую огнеупорную глину.

Расход шлама составлял от 5 до 15 % от массы смешанного жаростойкого вяжущего.

Исследование влияния отходов горнодобывающего комбината на...

Приведены результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств керамического черепка на основе состава, включающего глину Каменского месторождения Новосибирской области, а также отход щебеночного производства (альбитофир) в качестве...

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

Для повышения механической прочности и снижения водопоглощения бумаги, используемой в производстве упаковки, на стадии ее изготовления в бумажную массу вводятся

В зависимости от исходного сырья содержание амилозы составляет от 10 до 30 % [3, 7].

Диверсификация производства: использование отходов...

Авторами предлагается для утилизации отходов вторичного алюминия вводить их в состав

− для изготовления бетонных и железобетонных сооружений, когда расчетная прочность

− для изготовления огнеупорных бетонов и штучных изделий с огнеупорностью до 1700 гр. C.

Похожие статьи

Преимущества ортофосфорной кислоты | Статья в журнале...

Сравнительные свойства ортофосфорной кислоты с другими

Чтобы нейтрализовать кислоту состав доводили до РH 8,5- 9 с помощью промывки кальциевой (Na2CO3) или пищевой содой (Na2HCO3) за 10– 14 мин до конца промывки.

Разработка кислой футеровки на базе местных материалов...

В Узбекистане разведаны многие месторождения песков на предмет их использования в литейном производстве, как формовочные материалы, так и огнеупорная составляющая.

В таблице 1 приведен сравнительный зерновой состав фетеровочных масс по фракциям (%).

Фибробетон, устойчивый к воздействию высоких температур

С целью повышения показателей прочности на сжатие и растяжение при изгибе был разработан состав легкого жаростойкого фибробетона [1], не

Содержащийся в сернокислом шламе сернокислый кальций (до 30 %) взаимодействует с ортофосфорной кислотой по реакции

Композиционный модификатор ржавчины на основе местного...

Поставленная задача решается тем, что в составе преобразователя модификатора ржавчины, включающий 22% водный раствор ортофосфорной кислоты, фурфуриловый спирт и добавку аминной группы, отличающейся содержанием дополнительно нитролигнина и в качестве...

Вторичные продукты масложирового производства

В зависимости от качества хлопкового масла и его назначения расходуются различные количества адсорбента, в среднем его норма составляет 1 %) массы отбеливаемых масел и жиров. Количество отработанных отбельных жирных глин в Узбекистане достигает 1,0 тыс. т...

Повышение эффективности жаростойких вяжущих за счет...

Известные традиционные жаростойкие вяжущие на основе портландцемента в своем составе содержат в основном шамот или молотую огнеупорную глину.

Расход шлама составлял от 5 до 15 % от массы смешанного жаростойкого вяжущего.

Исследование влияния отходов горнодобывающего комбината на...

Приведены результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств керамического черепка на основе состава, включающего глину Каменского месторождения Новосибирской области, а также отход щебеночного производства (альбитофир) в качестве...

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

Для повышения механической прочности и снижения водопоглощения бумаги, используемой в производстве упаковки, на стадии ее изготовления в бумажную массу вводятся

В зависимости от исходного сырья содержание амилозы составляет от 10 до 30 % [3, 7].

Диверсификация производства: использование отходов...

Авторами предлагается для утилизации отходов вторичного алюминия вводить их в состав

− для изготовления бетонных и железобетонных сооружений, когда расчетная прочность

− для изготовления огнеупорных бетонов и штучных изделий с огнеупорностью до 1700 гр. C.

Задать вопрос