Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного материала

 

Изобретение относится к теплоизоляционным бетонам и может быть использовано в химической, нефтехимической , пищевой и других отраслях промышленности для производства аммиака, метанола, уксусной кислоты, водорода. Цель изобретения - повышение механической прочности, термостойкости и сокращение времени сушки. Сырьевая смесь содержит следующие компоненты, мас.%; полые сферы из оксида алюминия 4-20 (фракции 0,1-0,5 40-50%, фракции 0,5-3 мм 50-60%); каолиновое волокно 21-чО; высокоглиноземистый цемент 15-30; раствор трннатрийполифосфата 1-10; алюмохромфосфатное связующее остальное . Изобретение позволяет полур чить теплоизоляционный материал с меха нической прочностью 16-20 МПа и термостойкостью до 100 теплосмен. 1 табл. .« (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 С Оч В 35/00, 28/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ энергетические ресурсы.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР (21) 4672541/33 (22) 20.02.89 (ч6) 15.05.91. Бюп. И - 18 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промьппленности и продуктов органического синтеза (72) Е,)l. Завелев, Т.П. Вьюгина, Э.Г. Вакк, Т,И. Савельева, Н,A. Бухарова и А.В. Фисенко (53) 666.973,6(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 921461, кл. С 04 В 35/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

И - 1143727, кл. С 04 B 30/02, 1984. (54) СЫРЬЕВАЯ (_#_ECb ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к теплоизоИзобретение относится к производству теплоизоляционных бетонов для футеровки тепловых агрегатов, применяемых при производстве аммиака, метанола, уксусной кислоты, водорода и т.д. в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промьппленности.

Цель изобретения — повышение механической прочности, термостойкости и сокращение времени сушки.

Сырьевая смесь предназначена в основном для изготовления теплоизоляционного бетона, применяемого в футеровке аппаратов для производства аммиака." метанола, уксусной кислоты

2 ляционным бетонам и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности для производства аммиака, метанола, уксусной кислоты, водорода.

Цель изобретения — повышение механической прочности, термостойкости и сокращение времени сушки. Сырьевая смесь содержит следующие компоненты, мас.7; полые сферы иэ оксида алюминия

4-20 (фракции 0,1-0,5 40-507, фракции

0,5-3 мм 50-6И); каолиновое волокно

21-чО; высокоглиноземистый цемент

15-30; раствор тринатрийполифосфата

1-10; алюмохромфосфатное связующее остальное. Изобретение позволяет полу- а чить теплоизоляционный материал с механической прочностью 16-20 MIIa и термостойкостью до 100 теплосмен °

1 табл. С: (трубчатых печей). Эти аппараты работают при 1000-1ч0(РС в среде дымовых (окислительно-восстановительных) газов (СО, СН, СО, О„, N пары воды), Этот бетон должен обладать высокой химической стойкостью, устойчивостью к действию высоких температур, термической стойкостью, низкой теплопроводностью, достаточной механической прочностью. Срок твердения и сушки бетона должен быть непродолжительным, что позволяет сократить время вывода агрегата на режим и в конечном итоге сэкономить сырьевые и

1б48929

Известны различные вещества в качестве тонкомолотьж заполнителей, например, тонкомолотый шамот и. глиноземистый цемент, Применение их придает бетону повьппенную плотность и механическую прочность, что соответственно повышает их теплопроводность, При взаимодействии с фосфорной кислотой они образуют вяжущее, обеспечивающее твердение бетона при повышен; них температурах. Однако твердение бетона при высоких температурах вызывает трудности при разборке форм (опа-: лубки) ввиду приклеивания оЬразцов к их поверхности, Применение легковесного шамота в качестве зернового заполЭ нителя с насыпным весом . 13 г/см повышает плотность бетона и соответственно теплопроводность без существен- 20 ного улучшения его прочности.

Для устранения этих недостатков предложено в качестве заполнителя вводить полые сферы из оксида алюминия

ЗКСФ-1,1, а в качестве тонкомолотого 25 наполнителя — высокоглиноземистый цемент при определенном соотношении цемент: алюмохромфосфатная связка.

Преимущество сферического заполнителя перед известными заполнителями состоит в их сравнительно низкой теплопроводности и высокой стойкости к изменениям температур благодаря высокой доли пустот в бетонной смеси при достаточно высокой прочности.

Введение высокоглиноземистого цемента в качестве тонкомолотого наполнителя при определенном соотношении к алюмохромфосфатной связке приводит к быстрому твердению фосфатного вяжущего40 при комнатной температуре. Это обстоятельство оЬусловливается следующим: высокоглиноземистый цемент, состоящий преимущественно из соединений, носящих основной характер, взаимодейству- 45 ет с алюмохромфосфатной связкой с образованием высокоогнеупорных фосфатов, что позволяет получать теплоизоляционный бетон с повышенными физико-механическими показателями, сократить сроки 50 твердения и сушки, а также предотвратить взаимодействие фосфатов с металлическими формами (опалубкой), наблюдающейся при повышенных температурах, Введение в сыРьевую смесь полых сфер менее 47 приводит к термической усадке бетона при высокой температуре и повышению теплопроводйости, наличие их оолее 20/ увеличивает теплопроводность бетона и уменьшает его термостойкость и механическую прочность.

При этом полые сферы вводятся в смесь с определенным фракционным составом, т.е, 0,1-3 мм. При этом размер фракций имеет существенное значение и несоблюдение этих условий при эксплуатации бетонов приводит к столь значительным потерям теплозащитных свойств, что применение этих бетонов для теплоизоляции нецелесообразно. Это связано с тем, что в отличие от плотного наполнителя, например электрокорунда, который передает тепло посредством теплопроводности, сферокорунд передает тепло конвекцией и теплоизлучениeì. При этом доля конвекции и теплоизлучения увеличивается с ростом диаметра сфер, Размер зерен полых сфер должен быть следующим: фракции 0,1

0,5 мм — ч0-507, рракции 0,5-3 мм—

50-607.. Количество сфер фракции О, 1

0,5 мм в пределах чО-507 является оптимальным для получения Ьетона с заданными характеристиками. Иеньшее его .количество не позволяет получать бетон с достаточной прочностью, Применение сферокорунда с фракцией >3 мм приводит к значительной разрушаемости бетона, Известна сырьевая смесь, включающая каолиновое волокно в качестве заполнителя. Однако сочетание волокна со сферическим заполнителем дает значительный эффект — снижает теплопроводность и термическую усадку бетона, Введение в смесь каолинового волокна менее 207. не позволяет резко снизить коэффициент теплопроводности, а присутствие его свьппе 40Z. не дает возможности получить Ьетон с высокой механической прочностью, он становится рыхлым и трудно формуется.

Известно фосфатное связующее для изготовления теплоизоляционного бето- на с применением каолинового волокна.

Известно также введение в сырьевую смесь на основе каолинового волокна цемента как заполнителя. Однако в данном случае предложено совместное присутствие названных компонентов при определенном соотношении цемента и фосфатной связки. Влагодаря химическому взаимодействию между указанными компонентами сокращается время твердения (схватывания) Ьетона и повышаются его прочностные характеристики. Наличие в бетоне цемента и алюмохромфосфатно1648929

Каждую смесь готовят следующим образом.

И Отдозированные по массе компоненты подвергают механическому леремешнванию в лопастном смесителе до однородного состояния в течение 3-4 мин. При этом вначале перемешивают полые сферы и каолиновое волокно всухую, затем

10 добавляют цемент и вновь перемешивают, Раствор тринатрийполифосфата смешивают с алюмохромфосфатной связкой при соотношении 1:(294-35). Из приготовленной смеси формуют образцы. Изготов1g ление «х производят в металлических формах. Время вибрирования составляет, 9-3 мин, после этого образцы высушивают на воздухе в течение 12 ч, а затем при 120 С и прокаливают при 800 С, 20 Прокалку материала осуществляют при выводе агрегата на рабочий режим при

1100 С.

15-30 цемент

Полые сферы иэ оксида алюминия фракции го связующего, обладающих различными механизмами твердения, позволяет в

Каждом конкретном случае эксплуатаци выбирать оптимальное нх соотношение и подбирать при этом наиболее правильные режимы сушки и твердения.

С ростом температуры наблюдается увеличение объема beòîíÿ в связи с взаимодействием (цементного камня алюминатов кальция) со сферокорундом с образованием гексаалюмината кальция. При этом шестигранные кристаллы гексаалюминатоа нарастают на корундовых сферaõ9 которые начинают отталкиваться друг от друга. Добавка каолинового волокна сн«жает увеличение объема бетона и таким образом противодействует распространению тре

ЩИН9

Введение в сырьевую смесь менее

15% цемента и 30% фосфатного связующего резко снижает. прочность бетона на их основе, поскольку вяжущего недостаточно для скрепления каолинового волокна и полых сфер между собой, а наличие более 257 цемента и 35% фосфатного свя.=,ующего нецелесообразно ввиду снижения в смеси содержания других компонентов, что приводит к увеличению теплопроводности и снижению термостойкости, а также снижению прочности. В качестве цемента используется высокоглиноземистьй цемент (содержание А1 0з 80%), i

Введение в сырьевую смесь тринатрийполифосфата снижает водопотребность бетонной смеси и, таким образом, сокращает срок сушки. Наличие 1%

его в смеси не обеспечивает образования сильно развитой поверхности материала и ые обеспечивает удовлетворительное смачивание каолинового волокна цементным тестом, а также не позволяет снизить его водопотребность а

) 10% не позволяет улучшить свойства материала и лишь приводит к еГо перерасходу. Тринатрийполифосфат применяется в виде водного раствора плотностью 0,98 г/см . Указанная плотность является наиболее оптимальной для получения материала с высокими физико-химическими показателями.

Для приготовления теплоизоляционногэ материала готовят образцы из предлагаемой сырьевой смеси. Эти составы отличаются друг от друга содержанием компонентов.

Для испытания образцов на теплопроводность и механическую прочность формуют кубы с длиной ребра 70 мм. Для испытания на термо". oéêîñòü формуют пластины размером 160х40х10 мм.

Результаты испытаний образцов и их характеристики приведены в таблице.

Из таблицы видно, что механическая прочность материала выше, чем у известного, на 15-19 МПа, термостойкость в 2 раза, а срок твердения сок35 ращен на 3 сут и срок сушки на

50 ч, Формула изобр етения

Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного материала, включающая каолиновое волокно, высокоглиноземистый цемент, алюмофосфатное связующее и заполнитель, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения механической прочности, термбстойкости и сокращения времени сушки, она содержит в качестве заполнителя

50 полые сферы из оксида алюминия фракции 0,1-0,5 мм 40-50% и фрйкции 0,53 мм 50-60,". и дополнительно тринатрнйполифосфат при следующем соотношении компонентов, мас ° %:

Каолиновое волокно 21-40

Высокоглиноземистый

1648929

0,1-0,5 мм 40-507., фракции 0,5-3 мм

50-607.

Тринатрийполифосфат алюмохромфосфатное связующее

1-10

4-20

Остальное

Составы и свойства

Примеры

Предлагаемый

Запредельный

Известный

Составы, мас,7

Полые сферы из оксида алюминия: фракция

0,1-0,5 мм

40

50 35

Корунд

60-80 фракция

0,5-3 мм общее количество полых сфер

Высокоглиноземис60

50 65

20 2

35, 25.

22,5 3-4 20-40

30 15-16

30.

40 тый цемент

Каолиновое волокно

Алюмохромфосфатное связующее

Тринатрийполифосфат

22,0 40-52

20

0,5

Тонкомолотый шамот 20-25, шамотный легковес

10-15

50

100 80

100

100

0,3 0,3

0,3

0,15

0,2

0,1

16,0 10,0 10,0 0,6

20,0

18,0

5 5

90 100

130

70

0,59 0,69 0,68

0,3

О, 77 0,66

Редактор M. Недолуженко

Заказ 1497 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Термостойкость (число теплосмен

1300 С вЂ” вода)

Коэффициент теплопроводности, Вт/м С

Механическая прочность, МПа

Срок твердения, сут

Срок сушки, ч

Объемная плотз ность, г/см

Составитель Г. Тульский

Техред М.Дидык Корректор И, Зрдейи