УДК 666
РЕМОНТ ФУТЕРОВОК ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ С ПОМОЩЬЮ ВЫСОКОГИНОЗЕМИСТОГО ШЛАМОПОДОБНОГО СЫРЬЯ
REPAIR OF THERMAL UNIT LININGS WITH HIGH-ALUMINA SLIME-LIKE RAW MATERIALS
Соколова С.В., Ефремова Е.С.
(Самарский государственный университет путей сообщения, г. Самара, РФ)
Sokolova S.V., Efremova E.S.
(Samara state University of means of communication )
Проведение физико-химических испытаний в комплексе с микроскопическими исследованиями с использованием алюмощелочного шлама жаростойкого вяжущего подтвердили полифункциональные действия данного сырья на свойства вяжущих.
Carrying out physical and chemical tests in combination with microscopic studies using aluminum-alkali sludge of heat-resistant binder confirmed the multifunctional effects of this raw material on the properties of binders.
Ключевые слова: высокоглиноземистый шлам, огнеупоры, фосфатные растворы, модификация, термостойкость, отход
Keywords: high-alumina sludge, refractories, phosphate solurions, modification, heat resistance, waste
Актуальной задачей в сфере производства огнеупорных материалов для возведения промышленных печей и других тепловых агрегатов является совершенствование в проектировании, производстве и применении сборных и монолитных конструкций футеровок, повышающих их качество и эффективность [1].
Как в нашей стране, так и за рубежом вопросу создания нового, наиболее стойкого и эффективного огнеупорного материала для производства промышленной печи уделяется большое внимание [2].
В областях, где развито химическое и нефтехимическое производство, металлургические и машиностроительные предприятия, имеется достаточно много минерального тонкодисперсного отхода, который не используют и выбрасывают в отвал, что приводит к накапливанию отходов в большом объеме. Химический состав отхода и его высокая дисперсность позволяют считать его полноценным заменителем тонкомолотой добавки в составе связующего, применяемого при изготовлении жаростойкого бетона [3].
Жаростойкий бетон на фосфатном связующем является наиболее привлекательным для многих исследователей, так как фосфатное связующее имеет высокие показатели по огнеупорности (до 19000С), пределу прочности при сжатии и изгибе, большую термостойкость, малую смачиваемость расплавами металлов. Были исследованы бетоны на смешанном алюмофосфатном связующем, для получения которого в качестве глиноземсодержащей составляющей применили шлам щелочного травления алюминия и ортофосфорную кислоту. Результаты испытаний смешанных фосфатных связующих в бетонах приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Термомеханические характеристики бетонов на смешанных фосфатных связующих
|
Состав масс, кг/м3 |
Средняя плотность, кг/м3, в сухом состоянии |
Предел прочности при сжатии, МПа, после твердения и нагревания до температур, 0С |
Термостойкость, теплосмены водные |
||||
|
200С 7 сут |
500 |
800 |
1200 |
1400 |
|||
|
Глиноземсодержащий шлам – 90 Технический глинозем – 350 Щебень – 750 Песок – 640 Н3 РО4 - 260 |
2010 |
4,5 |
43 |
45,3 |
47 |
45 |
35 |
|
Глиноземсодержащий шлам –220 Отработанный катализатор Им -2201 – 220 Щебень – 750 Песок – 640 Н3 РО4 - 260 |
2000 |
8,5 |
44 |
44,5 |
46 |
46 |
29 |
|
Глиноземсодержащий шлам –220 Циркон КЦ -1 -230 Щебень – 750 Песок – 640 Н3 РО4 - 260 |
2050 |
7,1 |
38 |
47,5 |
49 |
50,5 |
35 |
Используя шлам щелочного травления алюминия жаростойкий бетон на химическом связующем имеет температуру применения 1500-1550 с термостойкостью до 35 воздушных теплосмен [4].
Для увеличения срока службы теплового агрегата, изготовленного из штучных огнеупоров, можно наносить огнеупорную обмазку на существующую футеровку, в результате чего, ремонт теплового агрегата сведется к удалению старых слоев обмазок и нанесению нового слоя без разборки кладки [5].
Используя пропиточно-обмазочную технологию, можно переходить с наиболее дорогостоящего огнеупора на достаточно дешевый и доступный (корундовый огнеупор на муллит, высокоглиноземистый огнеупор на шамот) [6].
С целью увеличения абразивной и химической стойкости ремонтной массы рекомендуется проводить поверхностную пропитку жидким фосфатным связующим, которое после термообработки позволит значительно повысить прочность огнеупорного фанеровочного материала в целом [7].
Проводились исследования по использованию комплексного модификатора – алюмощелочного шлама в составе бетона на жидкостекольном связующем с целью увеличения его физико-термических показателей. Для подтверждений получения увеличенных физико – термических характеристик у образцов, изготовленных с применением алюмощелочного шлама жаростойкого силикат – натриевого вяжущего были проведены исследования с помощью поляризационного микроскопа.
На рисунке 1 представлены микроскопические снимки структуры цементного камня вяжущего с добавкой и без добавки алюмощелочного шлама, обожженных при температуре 1200°C.
а) 
б)
Рисунок 1 - Микроструктура цементного камня
а) цементный камень на основе шамотсиликатнатриевого вяжущего;
б) цементный камень на основе шамотсиликатнатриевого вяжущего с добавкой 10% алюмощелочного шлама
Как видно из рисунков, введение добавки шлама в состав вяжущего регулирует структуру цементного камня, переводя ее в равномерно мелкопористую и уплотненную. Средний размер пор при этом уменьшился с 0,05 до 0,01 – 0,02мм [8].
Алюмощелочные шламы можно считать комплексными модификаторами жаростойких вяжущих как на гидравлическом цементе, так и на жидкостекольном связующем.
Список использованных источников
1. Хлыстов А.И., Соколова С.В. История возникновения научных исследований в области огнеупоров в Самарском государственном архитектурно-строительном университете (посвящается 60-летию победы в ВОВ) // Огнеупоры и техническая керамика. 2005. №6. М.: С.48-49.
2. Хлыстов А.И., Соколова С.В. Структурная модификация керамических огнеупоров // Современные инвестиционные процессы и технологии строительства. Труды секции «Строительство» Российской инженерной академии. Сер. «Строительство». 2002. М. С.110-117.
3. Хлыстов А.И., Соколова С.В. Термодинамический принцип оценки пригодности техногенного сырья для синтеза фосфатных связующих //Башкирский химический журнал. 2004. №2. М.: С.27.
4. Хлыстов А.И., Соколова С.В., Власов А.В. Повышение эффективности жаростойких композитов за счет применения химических связующих // Технологии бетонов. 2014. №2 (91). М.: С.46-50.
5. Соколова С.В. Исследование процессов структурной модификации жаростойких композитов растворами фосфатов: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Самара. 2006.
6. Соколова С.В. Определение удельного электросопротивления жаростойких композитов с целью повышения их долговечности путем структурно-химической модификации растворами фосфатов //Строительный вестник Российской инженерной академии. Труды секции «Строительство» Российской инженерной академии. 2007. М. С.73-75.
7. Соколова С.В., Хлыстов А.И. Структурная модификация огнеупоров – основа ремонта футеровок тепловых агрегатов //Современные представления об инвестиционных процессах и новые строительные технологии. Труды секции «Строительство» Российской инженерной академии. 2004. М. С.179-184.
8. Хлыстов А.И., Баранова М.Н., Соколова С.В., Власов А.В. Высокоглиноземистое шламоподобное сырье – современный комплексный модификатор жаростойких вяжущих и бетонов на их основе // Огнеупоры и техническая керамика. 2018. №7-8. М.: С.17-24.