The effect of waste oil-cracking catalyst on the properties of MCC-type castable

Abstract

In this study a possibility to use the waste oil-cracking catalyst from fluidized cracking in the production of middle cement castable (MCC) was investigated. Viscosity tests of cement paste as well as dilatometric, X-ray investigations and SEM observations of structure of castable matrices (binder) were done. The effect of waste oil-cracking catalyst (the amount of which was 0; 2,5; 5,0; 7,5 %) on the rheologic characteristics of the castable‘s mixture and exothermic temperature during the hardening process was analyzed. It was established that the additive of the waste catalyst reduces the appearance time of maximum exothermic temperature. The resulted rheological and physical-mechanical characteristics show that the optimal amount of waste catalyst in the composition of the castable reaches 5 %. This amount of the additive allows to improve the strength characteristic of the castable (the compressive strength of the castable after hardening and firing at different temperature is 35 % – 20 % higher when compared to the compressive strength of the castable without the additive. Keywords: waste oil-cracking catalyst, refractory MCC-type castable, mechanical tests.

Lietuvos naftos perdirbimo sektoriuje per metus susikaupia apie 200 tonų naudotų katalizatoriaus atliekų. Nemaža dalis tokio panaudoto katalizatoriaus išgabenama į specialų sąvartyną. Todėl ekologiniu požiūriu būtų tikslinga katalizatoriaus atliekas panaudoti gaminant statybines medžiagas. Kadangi katalitinio krekingo įrenginyje naudojamo katalizatoriaus sudėtyje pagrindiniai komponentai yra aliuminio ir silicio oksidai, tai naudotos katalizatoriaus atliekos gali būti naudojamos kaitrai atsparių betonų gamyboje. Šiame darbe nagrinėjamos galimybės panaudoti katalitinio krekingo katalizatoriaus atliekas vidutinį cemento kiekį (VCK) turinčiame kaitrai atspariame betone. Buvo nustatyta katalizatoriaus atliekos priedo įtaka rišiklio, susidedančio iš aliuminatinio cemento, SiO2 mikrodulkių ir reaktyviojo aliuminio oksido, hidratacijos charakteristikoms (pH, elektrolaidumui), klampai ir struktūros formavimuisi aukštose temperatūrose (atlikti dilatometriniai, rengenofaziniai ir mikroskopiniai tyrimai). Nustatyta, kad katalizatoriaus atlieka yra efektyvus priedas, kuriuo galima reguliuoti VCK tipo betono rišiklio klampą gamybos metu ir mineraloginę sudėtį 1000 ŗC – 1200 ŗC temperatūroje. Nustatyta, kad katalizatoriaus priedas aukštose temperatūrose skatina anortito kristalizaciją. Ištirta katalizatoriaus atliekos kiekio (0; 2,5; 5,0; 7,5 %) įtaka betono mišinio reologinėms savybėms ir egzotermijos temperatūrai betono kietėjimo metu. Nustatyta, kad katalizatoriaus atliekos priedas sumažina egzotermijos temperatūros maksimumo atsiradimo laiką. Fizikinių ir mechaninių savybių rezultatai parodė, kad optimalus katalizatoriaus kiekis betono sudėtyje siekia 5 %. Toks priedo kiekis leidžia pagerinti betono stiprumo charakteristikas (stipris gniuždant ~25 % didesnis nei betono be katalizatoriaus priedo).