Смесь для изготовления огнеупорного теплоизоляционного материала

 

Изобретение может быть использовано в строительной индустрии при производстве теплоизоляционных материалов. С целью улучшения эксплуатационных свойств волокнистого теплоизоляционного материала путем уменьшения его кажущейся плотности, снижения теплопроводности и повышения прочности смесь для изготовления огнеупорного теплоизоляционного материала содержит следующие компоненты, мас. %: необожженный сырец поликристаллических волокон окислов алюминия или циркония 10-50, оксихлорид алюминия 5-15, алюмосиликатное волокно - остальное. При объемной массе 240-320 кг/м³ материал имеет прочность при изгибе после обжига при 1200^oC 0,07-0,21 МПа, коэффициент теплопроводности при 600^oC 0,14-0,16 Вт/м·К, линейная температура усадка при 1400^oC 0,9-1,2%, при 1600^oC 1,8-2,2%. 2 табл.

Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов и может быть использовано в технологии изготовления высокотемпературных волокнистых огнеупорных материалов для теплоизоляции тепловых агрегатов в металлургии, строительной индустрии, химической и нефтехимической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения улучшение эксплуатационных свойств огнеупорного теплоизоляционного материала путем уменьшения его кажущейся плотности, снижения теплопроводности и повышения прочности. Смесь готовят по следующей технологии. Приготовляют раствор связующего, растворяя в воде, соль оксихлорида алюминия (ТУ-01-1-323-85) с содержанием собственно оксихлорида 48% и кристаллизационной воды 55% В пересчете на оксид алюминия в оксихлориде содержится 25% Al₂O₃. С учетом наличия в соли кристаллизационной воды при количестве m₀ оксихлорида алюминия в смеси для растворения берут его навеску по массе, равной 2,22 m₀, а количество воды, потребное для растворения, уменьшают по массе на 1,22 m₀. В такой раствор, взятый в удвоенном объеме, добавляют алюмосиликатное волокно (ГОСТ 23619-79) и полимеризованные волокна окислов алюминия или циркония, являющиеся сырцом поликристаллических волокон этих окислов. Волокно-сырец представляет собой полимеризованное после сушки, но еще не обожженное штапельное волокно, в составе которого содержится 10% волокнообразующего полимерзагустителя (поливиниловый спирт, поливинилацетат, оксид полиэтилена, полиуретан или другой загуститель) и 90% оксихлоридов алюминия или циркония или других водорастворимых волокнообразующих солей алюминия или циркония, например основных нитратов алюминия или циркония. Для получения способных к волокнообразованию высоковязких прядильных композиций в водный раствор соли металла (алюминия, циркония), обладающей склонностью к полимеризации, вводят полимерные загустители (поливиниловый спирт, поливинилацетат, полиуретан и др.). В этот же прядильный раствор вводят стабилизирующую и модифицирующую добавку из ряда SiO₂, MgO, Cr₂O₃ и т.д. с целью получения волокон поликристаллической структуры и повышения их прочности. Приготовленный полимерсолевой раствор концентрируют мягким нагревом либо вакуумированием до содержанием 60-90% эквивалентного оксида, после чего осуществляют прядение волокон фильерно-дутьевым либо центробежным способом. Одновременно с формованием осуществляют подсушку волокна. На этой стадии получают волокно-сырец. Затем сформованное волокно-сырец перемещают в сушильную камеру, где происходит удаление физически связанной воды при 100-140^oC. Затем волокно в термической печи подвергают обжигу по специальной технологии, в результате чего получают шпательное поликристаллическое волокно диаметром 3 -8 мкм. Волокна-сырец имеют длину не менее 15-30 м, они эластичны, перемешиваются в растворе без ломки. Время смещения 2-3 мин. Влажность гидромассы составляет 88-98 абс. Гидромассу отливают на сетку с подпрессовкой и вакуумированием до потери 50% раствора связующего. Отобранный раствор направляют в начало технологического цикла для повторного использования при приготовлении гидромассы. Обезвоженная до 50-55 абс. гидромасса представляет собой требуемую смесь для изготовления огнеупорного теплоизоляционного материала, сформованную в виде заготовки изделия. Сформованную заготовку сушат при 100-140^oC в течение 6-8 ч. На этом этапе термической обработки из заготовки удаляется физически связанная вода. Затем изделие подвергают обжигу при подъеме температуры до 1150-1200^oC на 7-8 ч. При температуре от 150 до 450^oC происходит разложение органических добавок в волокнах-сырце и удаление из них связующего химически связанной кристаллогидратной воды, а также соединений хлора или азота. По мере удаления органической добавки на начальной стадии этого этапа связующее оксихлорид алюминия заполняет образующиеся в волокнах-сырце микротрещины, "залечивая" дефекты поверхности волокон, что приводит к повышению их прочности. При 1150-1200^oC термическую обработку проводят в течение 3-4 ч. Волокно-сырец на этом этапе приобретает поликристаллическую структуру и представляет собой линейную цепочку тонкодисперсных кристаллитов оксидов Al₂O₃ или ZrO₂, а связка после обжига преобразуется в спеченный оксид Al₂O₃, скрепляя точки контактов всех волокон. В процессе термической обработки обжигом связка теряет по массе до 45% а волокна-сырец - до 45% для окислов циркония и до 50% для окислов алюминия. Заготовке изделия уже после сушки присуща более высокая прочность, обусловленная использованием волокна-сырца, которое в силу своей эластичности без дробления на стадии приготовления гидромассы образует совместно с алюмосиликатным волокном объемную пространственную структуру взаимно переплетенных волокон. Эта структура изделия сохраняется и после обжига заготовки, в процессе которого волокно-сырец достигает кондиции поликристаллического волокна. Совокупность этих факторов и обусловливает повышение прочности готового материала. Полученный огнеупорный теплоизоляционный материал имеет ажурную пористую структуру, армированную бездефектными поликристаллическими штапельными волокнами окислов алюминия или циркония. Химический состав материала и количественное соотношение входящих в него компонентов соответствует этим же характеристикам материала, изготавливаемого из смеси-прототипа. Составы смеси, составы теплоизоляционного материала, изготовленного из предлагаемой смеси, и свойства образцов материала приведены в табл. 1. Линейная температурная усадка изделий по изобретению и известных приведена в табл. 2. Из табл. 2 видно, что образцы по изобретению по сравнению с известными имеют более низкие кажущуюся плотность и теплопроводность и более высокую прочность. Улучшение механических и теплотехнических свойств огнеупорного теплоизоляционного материала, изготовленного по изобретению, обусловлено менее плотной упаковкой вещества в единице объема материала за счет использования нераздробленного и эластичного полимеризованного волокна-сырца, за счет повышения пористости из-за разложения и удаления из материала волокнообразующих органических добавок в волокнах-сырце, за счет увеличения числа контактов между волокнами из-за возросшей их длины. Использование изобретения, помимо улучшения технических характеристик огнеупорного теплоизоляционного материала, позволяет сократить энергозатраты и капитальные вложения при производстве поликристаллического волокна, так как отпадает необходимость в его термической обработке на стадии обжига и в оборудовании для этих целей в связи с тем, что термическая обработка волокна и изделия совмещены.

Формула изобретения

Смесь для изготовления огнеупорного теплоизоляционного материала, включающая, мас. Поликристаллические волокна оксидов алюминия или циркония 10 50 Оксихлорид алюминия 5 15 Алюмосиликатное волокно Остальное отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств огнеупорного теплоизоляционного материала путем уменьшения его кажущейся плотности, снижения теплопроводности и повышения прочности, она содержит поликристаллические волокна оксида алюминия или циркония в виде необожженного сырца.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.02.1997

Номер и год публикации бюллетеня: 34-1999

Извещение опубликовано: 10.12.1999        

---