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.