Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
2.1. Некоторые вопросы теории адгезии . и склеивания 9
2.2. Полимерная природа неорганических клеев 12
2.3. Физико-химические основы получения огнеупорных клеев на основе отходов катализаторов и фосфатных связующих 15
2.3.1, Физико-химические характеристики и термические превращения
фосфатных связующих 17
2.3.2. Фосфатные системы с оксидами алюминия, хрома и кремния 22
2.4. Технические требования и опыт применения фосфатных огнеупорных
клеев
ЭЕСПЕРИМЕНТАЛЫ1АЯ ЧАСТЬ 32
3.1. Характеристика исходных компонентов 32
3.2. Методика исследований 33
3.3. Исследование проявления вяжущих свойств в системе отработанный алюмохромовый катализатор - фосфатные связующие 36
3.4. Исследование свойств композиций: отходы алюмохромового катализатора фосфатные связующие - глинистые добавки 50
3.4.1. Влияние вида и количества глинистых добавок на термомеханические свойства огнеупорных клеев 51
3.4.2. Исследование влияния концентрации и содержания фосфатных связующих на физико-механические свойства клеевых композиций 58
3.4.3. Регулирование сроков схватывания и активности огнеупорных фосфатных клеев - з Стр.
3.4.4. Исследование термомеханических свойств фосфатных клеев 72
3.5. Физико-химические исследования клеящих композиций: отработанный алюмо-хромовый катализатор - глинистые добавки -фосфатные связующие 84
3.5.1. Дифференциально-термический и термогравиметрический анализы •• 85
3.5.2 Рентгенофазовый анализ 90
3.5.3. Исследование макроструктуры и кристалло-оптический анализ 97
3.5.4. Электронно-микроскопические исследования 101
3.5.5. Хроматографические исследования 108
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕУПОРНОГО КЛЕЯ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОМЫШЛЕННОГО ВНЕДРЕНИЯ
4.1. Оптимизация промышленного состава огнеупорного клея III
4.2. Технология изготовления и применения огнеупорного клея 115
4.3. Экономические показатели производства и внедрения огнеупорного клея 120
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 125
ПРИЛОЖЕНИЯ • 150
Введение к работе
План экономического и социального развития СССР на 1985-1990 годы и на период до 2000 года предусматривает дальнейший рост выпуска промышленной продукции, в т.ч. строительных материалов. Значительный рост предусматривается за счет модернизации оборудования и интенсификации технологических процессов. Качественное увеличение производства строительных материалов должно базироваться на разработке безотходных, энергосберегающих технологий, обеспечивающих экономное расходование теплоэнергетических ресурсов и рациональное использование сырья.
Интенсификация технологий производства строительных мате- • риалов, связанных с использованием высокотемпературных процессов, выдвигает повышенные требования к огнеупорам и связующим материалам. Разрушение огнеупорной кладки в значительной степени наступает не от выхода из строя огнеупорных изделий, а от разупрочнения промежуточного слоя, создаваемого затвердевшими огнеупорными растворами lj» Использование традиционных глинис-тошамотных или цементных растворов при монолитизации ограждающих конструкций тепловых агрегатов часто не обеспечивает необходимые технические свойства как по прочностным и термическим характеристикам, так и по газоплотности получаемой кладки. В последние годы ведутся интенсивные работы по созданию принципиально новых вяжущих веществ и композиционных материалов на их основе для использования в качестве огнеупорных клеев (растворов). Перспективным направлением в этой области является использование в огнеупорных клеях фосфатных связующих, обладающих рядом преимуществ перед традиционными вяжущими. Фосфатные композиции обладают хорошими адгезионными свойствами, высокой огнеупор - 5 ностью и термостойкостью, их отвердевание и формирование структуры происходят при нормальной или умеренных (до 500°С) температурах ,/1,2,3/.
В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал по .химии и технология фосфатных огнеупорных клеев, однако физико-химические основы получения новых фосфатных связующих и клеящих композиций на их основе требуют серьезной доработки. Кроме того, в применяемых на производстве фосфатных клеевых композициях используются в качестве наполнителей чистые неорганические порошковые материалы: шамот, огнеупорное глинистое сырье, оксида, гидроксиды и некоторые тугоплавкие соли, производство которых энергоемко, а сами материалы дефицитны и дороги. В связи с этим актуальной является проблема разработки новых фосфатных клеев на основе промышленных отходов, в частности на отработанном алюмохромовом катализаторе производства синтетического каучука, содержащим высокоогнеупорные оксида алюминия и хрома. Использование нетрадиционных источников сырья позволяет не только расширить сырьевую базу, но решает и задачи утилизации промышленных отходов и охраны окружающей среда. При этом наличие количества этих отходов сопоставимо GO среднегодовым потреблением отдельных видов огнеупорного сырья l _J»
Использование промышленных отходов в фосфатных клеевых композициях позволите
- расширить сырьевую базу и способствовать широкому внедрению огнеупорного клея;
- в 2-3 раза снизить себестоимость нового материала по сравнению с известными фосфатными клеями;
- утилизировать промышленные отходы и рационально расходовать сырьевые ресурсы одновременно решая экологические проблемы.
- Целью настоящей работы является:
- исследование закономерностей взаимодействия промышлен ного отхода - отработанного алюмохромового катализатора с фосфатными связующими и разработка на его основе нового огнеупорного клея;
исследование процесса структурообразования, фазового состава и его изменения при нагревании с целью установления взаимосвязи /состав - структура - свойства";
- определение физико-механических, термических и реологических характеристик разрабатываемого клея;
- установление основных технологических параметров изготовления и применения огнеупорного клея;
- определение области : применения и организация промышленного производства огнеупорного клея на основе отработанного катализатора и фосфатных связующих.
Научная новизна работы заключается:
- впервые изучены закономерности взаимодействия отработанного алюмохромового катализатора с фосфатным связующим, теоретически обоснована и экспериментально доказана целесообразность создания на его основе огнеупорных клеев;
- исследован процесс формирования структуры и фазового состава огнеупорного клея в зависимости от количественных температурных и временных параметров;
- комплексными физико-химическими исследованиями установлены основные закономерности "состав - структура - свойства", позволяющие прогнозировать технические характеристики получаемого огнеупорного клея;
- определены физико-механические, термические и реологические характеристики огнеупорного клея на основе отработанного катализатора и фосфатных связующих.
- Практическая ценность работы состоит в том, что:
- разработаны промышленные составы огнеупорных клеев с повышенными техническими характернетиками на основе промышленных отходов (отработанный алюмохромовый катализатор производства синтетического каучука) и фосфатных связующих, позволяющие расширить сырьевую базу производства фосфатных клеев и утилизировать промышленные отходы, одновременно решая проблемы охраны окружающей среда и рационального использования огнеупорного сырья.;
- разработана промышленная технология изготовления и применения огнеупорного фосфатного клея .для возведения футеровок ограждающих конструкций тепловых агрегатов с температурой эксплуатации до 1300°С;
- подготовлена техническая документация, организовано производство и освоен многотоннажный выпуск нового огнеупорного клея на основе отработанного катализатора и фосфатных связующих.
Годовой экономический эффект от производства огнеупорного фосфатного клея на заводе строительной керамики "Спартак" и его применения на предприятиях Минетроиматериалов СССР и других ведомствах составил 117,347 тыс.рублей.
Автор защищает :
- физико-химические основы получения огнеупорного клея на основе отработанного алюмохромового катализатора и фосфатных связующих;
- результаты физико-химических, термических, физико-механических исследований и установленные закономерности "состав -структура - свойства" клеевых композиций на основе отхода катализатора и фосфатных связующих;
- технологию производства и применения огнеупорного фосфатного клея на основе исследованных композиций.
-Работа выполнена в лаборатории фосфатных материалов Специализированной проектно-конструкторской организации Оргтех-стром Минстройматериалов ЛатвССР и на кафедре технологии силикатов Рижского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института им. А.Я.Пельше в соответствии с координационным планом АН СССР по направлению .
