Жаростойкий поризованный бетон повышенной термостойкости на основе модифицированного бором алюмофосфатного связующего и техногенных отходов

• Автор: Батрашов, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Легкие жаростойкие бетоны и перспективы их развития

1.1 Легковесные огнеупоры и легкие жаростойкие бетоны

1.2 Ячеистые и поризованные жаростойкие бетоны

1.3 Виды и характеристика фосфатных связующих

1.4 Ячеистые и поризованные бетоны на фосфатных связующих

1.5 Теоретические предпосылки совершенствования ячеистого и поризованного фосфатного бетона на основе промышленных отходов
Выводы

2 Исходные материалы и методы проведения исследований

2.1 Выбор и характеристика исходных материалов

2.2 Методы проведения исследований
3 Разработка и исследование композиции на основе модифицированного бором АФС и порошка алюминия ПОС-15
3.1 Основные показатели реакции взаимодействия фосфатного связующего с алюминиевым порошком
3.2 Физико-химические процессы, протекающие при твердении и нагревании фосфатной композиции
Выводы
4 Разработка жаростойкого поризованного бетона на основе фосфатного связующего и техногенных отходов
4.1 Разработка составов жаростойкого поризованного бетона
4.2 Влияние кремнеграфитовых отходов на термостойкость и предел прочности при сжатии жаростойкого поризованного бетона
Выводы
5 Исследование свойств жаростойкого поризованного бетона
5.1 Физико-механические и жаростойкие свойства поризованного бетона.

5.2 Физико-химические процессы, протекающие при твердении и нагревании жаростойкого поризованного бетона
5.3 Жаростойкие поризованные бетоны переменной плотности
Выводы
6 Практическая реализация разработанных жаростойких поризованных
бетонов в ограждающих конструкциях тепловых агрегатов
6.1 Опыт использования жаростойкого поризованного бетона в теплоизоляции стекловаренной печи
6.2 Опыт использования жаростойкого поризованного бетона в теплоизоляции пиролизной печи
6.3 Технико-экономические показатели
Основные выводы
Список использованных источников
Приложения

Введение
Современное развитие экономики России выдвигает ряд научно-технических задач, решение которых предполагает радикальное снижение энергетических и тепловых потерь, материалоемкости конструкций, рациональное и эффективное использование всех видов ресурсов.
Такая тенденция наблюдается не только в России, но и за рубежом [55, 93, 187], поэтому вопросы разработки новых жаростойких материалов для машиностроительного, металлургического и строительного
комплексовособенно в области теплоизоляции имеют первостепенное значение. Наибольший эффект при решении подобных задач достигается при замене штучных огнеупорных изделий [43, 62] эффективными огнеупорными многокомпонентными композитами (ОМК) - жаростойкими бетонами [54, 55, 103, 187]. Такая замена приводит к повышению уровня механизации работ, сокращению сроков создания конструкций за счет применения более крупных элементов конструкций (блоки и панели) любой конфигурации, снижению тепло- и энергоресурсов из-за исключения технологического процесса обжига. Из жаростойких бетонов можно изготовить конструктивные элементы футеровок промышленных печей сложной конфигурации, которые зачастую невыполнимы при использовании штучных огнеупорных изделий [36, 54, 94].
Одним из наиболее перспективных направлений развития ОМК является разработка легких теплоизоляционных бетонов. Производство и рациональное использование эффективных высокотемпературных теплоизоляционных материалов позволяет обеспечить снижение материалоемкости конструкций тепловых агрегатов, сократив массу печей в 9-11 раз, и непроизводительные теплопотери в окружающую среду; снизить общий расход топлива в печах непрерывного действия в 10-15 раз, а в печах периодического действия - на 45 % и более [73]. Потребность в эффективных современных высокотемпературных теплоизоляционных материалах особенно остро определилась при развитии ковшевой металлургии, переводе футеровки

выводы
По результатам обзора литературных источников можно сделать следующие выводы:
1. Применяющееся в жаростойких ячеистых и поризованных бетонах АФС является метастабильным соединением и при хранении изменяет свои свойства, вследствие выпадения кристаллического осадка алюмофосфорной кислоты. Для производства ХФС и АХФС требуются дефицитные и токсичные хромсодержащие компоненты, сам процесс изготовления связующих является трудоемким, и осуществим только на специализированном химическом заводе. Доступная и недорогая МФС недостаточно огнеупорна и не может длительно храниться из-за раннего начала кристаллизации нерастворимого М§(Р04)2. Введение в фосфатные композиции добавок алюминия, бора и его соединений позволяет уменьшить отрицательное воздействие, оказываемое нагревом на прочностные показатели материалов. Введение борной кислоты в АФС стабилизирует его и позволяет повысить степень перехода ОФК в однозамещенный ортофосфат алюминия. Связующие, легированные добавками бора длительно сохраняют свои свойства без изменения.
2. На сегодняшний день в России промышленностью выпускаются АХФС, МФС и АБФС.
3. Наиболее стабильными свойствами обладают связующие сложного состава, на основе двойных фосфатов. Фосфат бора и алюминия чрезвычайно стойкие и нереакционноспособные вещества с высокими температурами плавления (у ВРО4 - более 1650°С, у А1Р04 - около 2000°С).
4. Трехвалентные катионы (А13+, Сг3+, В3+) в фосфатных материалах способствуют образованию более устойчивой структуры, что повышает их прочность.
5. Жаростойкие алюмоборфосфатные композиции обладают высокими физико-механическими и жаростойкими свойствами.
6. Применение в жаростойком ячеистом и поризованном