Состав для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий. Технический результат заключается в повышении механических свойств огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий. Поставленная задача решается тем, что состав для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий включает алюмосиликатные полые микросферы - легкую фракцию золы уноса тепловых электростанций с содержанием полых микросфер фракции 0,5 мм 94% и связку. В качестве связки используют глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюмосиликатные полые микросферы 30-75; глинозем 25-70. В материал дополнительно может быть введен шамот при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюмосиликатные полые микросферы 30-60; порошок шамота 30-50; глинозем 10-20. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий.

В настоящее время промышленностью выпускаются легковесные огнеупорные теплоизоляционные изделия с условиями эксплуатации от 1150 до 1550°С, различающиеся в зависимости от химико-минерального состава и механических показателей на марки, в частности, шамотные (ШТЛ-0,6; ШЛ-0,9; ШЛ-1,0; ШЛ-1,3), муллитокремнеземистые (МКРЛ-0,8), муллитовые (МЛЛ-1,3), с кажущейся плотностью от 0,6 до 1,3 г/см³, пределом прочности на сжатие от 1,0 до 4,5 Н/мм², удовлетворяющих требованиям ГОСТ 5040-96 «Изделия огнеупорные и высокоогнеупорные легковесные теплоизоляционные. Технические условия». Существует два способа изготовления таких изделий: пенометод и более простой - способ с использованием выгорающих добавок. Известны сырьевые смеси для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий, содержащие в качестве выгорающих добавок либо древесные опилки, различные виды каменных углей, продукты коксования, различные смолы, сланцы, лигнин, кокс, либо порообразующие добавки, например перлит [А.с. 452551, 777011, 908767].

Наиболее близким аналогом по технической сути является состав теплоизоляционного материала, сущность которого раскрыта в патенте US H 200, опубликованном 06.01.1987 г. Известный материал содержит полые микросферы, выделенные из зол уноса от сжигания энергетических углей (ценосферы), и связующее в весовом соотношении 1:1-2. Недостатком композиции является низкая механическая прочность.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение области применения огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий.

Технический результат заключается в повышении механических свойств огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий.

Поставленная задача решается тем, что состав для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий включает алюмосиликатные полые микросферы - легкую фракцию золы уноса тепловых электростанций и связку, при этом содержание алюмосиликатных полых микросфер фракции 0,5 мм составляет 94%, а в качестве связки - глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюмосиликатные полые микросферы	30-75
глинозем	25-70

Отличительными признаками заявляемого решения является то, что содержание алюмосиликатных полых микросфер - легкой фракции золы уноса тепловых электростанций фракции 0,5 мм составляет 94%, а в качестве связки - глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюмосиликатные полые микросферы	30-75
глинозем	25-70

По второму пункту формулы поставленная задача решается тем, что состав для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий включает алюмосиликатные полые микросферы - легкую фракцию золы уноса тепловых электростанций и связку, при этом содержание алюмосиликатных полых микросфер фракции 0,5 мм составляет 94%, а в качестве связки используют глинозем и дополнительно порошок шамота при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюмосиликатные полые микросферы	30-60
порошок шамота	30-50
глинозем	10-20

Отличительными признаками заявляемого решения является то, что содержание алюмосиликатных полых микросфер - легкой фракции золы уноса тепловых электростанций фракции 0,5 мм составляет 94%, а в качестве связки используют глинозем и дополнительно порошок шамота при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюмосиликатные полые микросферы	30-60
порошок шамота	30-50
глинозем	10-20

Введение в состав шихты в качестве огнеупорного заполнителя алюмосиликатных полых микросфер - легкой фракции золы уноса тепловых электростанций (как основного компонента) снижает плотность, увеличивает прочность и устойчивость к деформациям, улучшает теплоизоляционные свойства составов. Алюмосиликатные полые микросферы - легкая фракция золы уноса Рефтинской ГРЭС (Свердловская обл.) представляют собой по структуре сферические полые частицы с составом Al₂О₃ не менее 33%, Fe₂О₃ не более 2% и зерновым составом в основном 0,5 мм. Они являются идеальным заполнителем, создающим однородную пористую структуру изделия. Основные физико-химические показатели алюмосиликатных полых микросфер - легкой фракции золы уноса Рефтинской ГРЭС приведены в таблице 1. Наличие в составе для изготовления легковесных огнеупоров алюмосодержащей связки (тонкомолотого глинозема) повышает термомеханические и термические свойства изделий.

Такая структура, образованная заявленными ингредиентами при соотношении ингредиентов: алюмосиликатные полые микросферы от 30 до 75 мас.%, связка - глинозем от 25 до 70 мас.% позволяет получить широкий ассортимент составов для изделий, характеризующихся высокой механической прочностью от 4,0 до 30 Н/мм² при стабильной дополнительной усадке при высоких температурах, повышенной температуре начала размягчения под нагрузкой (от 1100 до 1400°С), т.е. - основных свойств, определяющих температуру применения огнеупорного теплоизоляционного изделия. При этом кажущаяся плотность находится в пределах, предусмотренных ГОСТ 5040-96, от 0,6 до 1,3 г/см³ для легковесных огнеупорных теплоизоляционных изделий как указанных там марок, так и разработанных вновь, например, шамотных с кажущейся плотностью 0,7; 0,8; муллитокремнеземистых с кажущейся плотностью 0,6; 0,7; 1,0, муллитовых с кажущейся плотностью 1,0; муллитокорундовых 1,3. Примером указанного состава является марка ШЛ-0,6 с соотношением компонентов алюмосиликатные полые микросферы 75 мас.%, связка - глинозем 25 мас.% изделия имеют кажущуюся плотность 0,6 г/см³, предел прочности 4,0 Н/мм² (при 2,5 Н/мм² по ГОСТ 5040-96), температуру начала размягчения под нагрузкой 0,2 Н/мм² 1100°С, коэффициент теплопроводности 0,35 Вт/М·К.

При соотношении заявленных ингредиентов: алюмосиликатные полые микросферы от 30 до 60 мас.%, порошок шамота от 30 до 50%, связка - глинозем от 10 до 20% созданы составы для изделий с низкой кажущейся плотностью от 1,0 до 1,3 г/см³, высоким пределом прочности при сжатии от 11 до 16 Н/мм², с высокой температурой начала размягчения под нагрузкой 0,2 Н/мм² 1200°С. Введение в состав шихты порошка шамота обеспечивает повышение механической прочности изделий при сохранении теплоизоляционных и термомеханических свойств. Примером указанного состава является марка ШЛ-1,3 с соотношением компонентов алюмосиликатные полые микросферы 30 мас.%, связка - глинозем 20 мас.%, шамот - 50 мас.%, изделия имеют кажущуюся плотность 1,3 г/см³, предел прочности 16,0 Н/мм² (при 3,5 Н/мм² по ГОСТ 5040-96), температуру начала размягчения под нагрузкой 0,2 Н/мм² 1200°С, коэффициент теплопроводности 0,6 Вт/М·К. Изделия, полученные из приведенных в примерах составов, являются легковесными (плотность 0,6-1,3 г/см³), имеют высокий предел прочности при сжатии 4,0-16,0 Н/мм² (при 2,5-3,5 Н/мм², регламентированными по ГОСТ 5040-96), обладают хорошими теплоизоляционными свойствами.

Введение в состав шихты менее 30% алюмосиликатных полых микросфер приводит к увеличению плотности выше предусмотренной нормативной документацией, при превышении их количества свыше 75% изделие не отвечает техническим требованиям по механической прочности. При содержании алюмосиликатных полых микросфер от 30 до 60% для достижения требуемых показателей (кажущейся плотности и предела прочности при сжатии) в состав вводится порошок шамота. Составы для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий, при заявленных соотношениях ингредиентов, обладают регулируемыми свойствами, определяемыми условиями их эксплуатации.

Массу для изготовления легковесных огнеупорных теплоизоляционных изделий готовят по известной технологии. При изготовлении изделий используется метод полусухого прессования как наиболее производительный и поддающийся механизации. Алюмосиликатные полые микросферы по своим характеристикам соответствуют техническим условиям предприятия-изготовителя. Массу для изготовления изделий марки ШЛ - 0,6 с кажущейся плотностью 0,6 г/см³ готовят следующим образом:

алюмосиликатные полые микросферы в количестве 75% перемешивают в смесителе, увлажняют раствором связующего раствора, например, лигносульфоната до влажности 4,0-5,5%, добавляют молотый глинозем марки ГЭФ в количестве 25%, перемешивают составляющие компоненты и прессуют на гидравлическом прессе. Отпрессованный сырец подвергается сушке, затем обжигается при температуре 1300-1400°С. Массу для изготовления изделий марки ШЛ-1,3 с кажущейся плотностью 1,3 г/см³ с добавлением шамота готовят следующим образом: алюмосиликатные полые микросферы в количестве 30% перемешивают в смесителе, увлажняют раствором связующего (например, лигносульфоната) до влажности 4,0-5,0%, добавляют молотый глинозем марки ГЭФ в количестве 20%, перемешивают и добавляют порошок шамота в количестве 50%. Составляющие компоненты вновь перемешивают, затем подготовленную массу прессуют на гидравлическом прессе. Отпрессованный сырец подвергается сушке, затем обжигается при температуре 1300-1400°С.

Составы для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий на основе алюмосиликатных полых микросфер позволяют повысить механические свойства изделий, расширить области их применения.

Таблица 1
Характеристика алюмосиликатных полых микросфер
Насыпной вес, г/см3	Химический состав, %	Зерновой состав
Al2О3	Fe2O3	0,5 мм - 94% 0,04 мм - 2%
Не более 0,4	Не менее 33	Не более 2

1. Состав для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий, включающий алюмосиликатные полые микросферы - легкую фракцию золы уноса тепловых электростанций и связку, отличающийся тем, что содержание алюмосиликатных полых микросфер фракции 0,5 мм составляет 94%, а в качестве связки используют глинозем при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюмосиликатные полые микросферы	30-75
Глинозем	25-70

2. Состав для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий, включающий алюмосиликатные полые микросферы - легкую фракцию золы уноса тепловых электростанций и связку, отличающийся тем, что содержание алюмосиликатных полых микросфер фракции 0,5 мм составляет 94%, а в качестве связки используют глинозем и дополнительно порошок шамота при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюмосиликатные полые микросферы	30-60
Порошок шамота	30-50
Глинозем	10-20