Патент на изобретение №2345973
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПЕНОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
(57) Реферат:
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и, главным образом, к получению жаростойких керамических материалов, предназначенных для применения в промышленном строительстве для теплоизоляции технологического оборудования, эксплуатируемого при высоких значениях температуры (в том числе в вакууме), а также в условиях прямого контакта с открытым пламенем газовых горелок, печей и др. Техническим результатом изобретения является снижение температуры спекания и влагопоглощения, повышение прочности и термостойкости изделий. Состав для изготовления жаростойкого керамического материала включает фосфатное связующее, глинистое сырье, пенообразователь, модифицирующие добавки и воду, при следующем соотношении компонентов в мас.%: глинистое сырье – 8,0-40,0; фосфатное связующее – 20,0-48,0; пенообразователь – 0,1-0,35; модифицирующие добавки – 0,24-40,0; вода – 0-5,0. В качестве глинистого сырья используется в мас.%: тонкомолотая глина ПГСОА – 8,0-20,0 и/или мертель-шамот – 0-20,0 и/или мертель-хром – 0-11,0; фосфатное связующее – ортофосфорная кислота и/или алюмоборфосфатная связка – 0-48,0; пенообразователь – алюминиевая пудра марки ПАП – 0-0,35; модифицирующие добавки: высокоглиноземистый цемент – 0-12,0; Fe3O4 – 0-6,0; корунд – 0-22,4; оксид кальция – 0-1,7; гидроксид алюминия – 0-0,1; сажа – 0-4,0. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники Изобретение относится к промышленности строительных материалов и, главным образом, к получению жаростойких керамических материалов, предназначенных для применения в промышленном строительстве для теплоизоляции технологического оборудования, эксплуатируемого при высоких значениях температуры (в том числе в вакууме), а также в условиях прямого контакта с открытым пламенем газовых горелок, печей и др. Уровень техники Разработанный состав решает ту же задачу создания высокоэффективных жаростойких керамических материалов, работающих в области высоких температур, что и известные технические решения. Известна огнезащитная композиция “Файрекс-600” [RU №2249569 С1, 10.04.2005], содержащая следующие компоненты, мас.%:
Техническим результатом данного решения является повышение огнестойкости кабельных проходок в строительных конструкциях зданий и сооружений, таких как туннели, для обеспечения распространения по ним пламени. Недостатком указанного метода является высокая стоимость исходных компонентов, таких, как гидроксид натрия, каолин, завоз которых в другие районы является экономически невыгодным. Известен способ изготовления огнеупорных изделий на основе корунда, обладающих высокой прочностью и термостойкостью [RU №2245864 C1, 10.02.2005]. Для изготовления огнеупорных изделий на стадии подготовки шихты поверхность сфероидных частиц электрокорундового наполнителя смачивают олеиновой или стеариновой кислотой в количестве 0.5-1.0 мас.% от общего количества фосфатного связующего. В процессе смешивания вводят мелкодисперсную смесь совместного помола, содержащую следующие компоненты, мас.%:
Фосфатное связующее в виде ортофосфорной кислоты или фосфата алюминия при содержании компонентов в шихте, мас.%:
Недостатками указанного метода являются высокая стоимость электрокорунда и цирконового концентрата, высокая температура отжига полученной композиции – 900-1100°С. Известна композиция для изготовления среднеплотных корундовых огнеупоров плотностью 2760-2810 кг/м3, позволяющая снизить температуру спекания и пористость, а также повысить прочность и термостойкость до 1300°С [RU №2250885 C1, 27.04.2005]. Поставленная задача решена путем создания шихты для изготовления огнеупоров, включающей электрокорунд и фосфатное связующее, причем она содержит электрокорунд, модифицированный легкоразлагающейся добавкой алюминатного состава (нитратом алюминия, формиатом алюминия, бокситом) в количестве 1.0-5.0 мас.%, а в качестве фосфатного связующего – алюмоборфосфатную или алюмохромфосфатную связку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Недостатками данного метода являются высокая стоимость электрокорунда, высокая плотность образцов 2800 кг/м3, высокая температура спекания – 1300°С. Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом, является способ получения шихты для изготовления жаростойких пенокерамических материалов [RU №2251540 С1, 10.05.2005]. Способ получения пенокерамических изделий включает перемешивание тонкомолотой глины, наполнителя, фибры, воды и вспенивающего агента, нагревание и обжиг. В качестве фибры используют базальтовое, асбестовое волокно или стекловолокно, в качестве наполнителя – молотое стекло или обожженную при температуре 550-600°С глину, в качестве вспенивающего агента – отдельно приготовленную пену. Дополнительно вводят пластификатор, жидкое стекло, фосфорную кислоту. Соотношение компонентов смеси составляет, мас.%:
Нагревание изделий при сушке осуществляется при 35-45°С, обжиг – при температуре 940-980°С. Недостатком данного метода является высокое водопоглощение полученных образцов 28-42%. Сущность изобретения Задачей изобретения была разработка шихты для изготовления среднеплотных огнеупоров, позволяющая существенно снизить температуру спекания, повысить прочность и термостойкость, в том числе в вакууме, а также существенно снизить влагопоглощение. Поставленная задача решена путем создания шихты для изготовления огнеупоров, включающая, мас.%:
В качестве глинистого сырья используется в мас.%: тонкомолотая огнеупорная глина марки ПГСОА (ТУ-У-322-7-00190503-086-97, с содержанием Al2О3 35.5%) 8.0-20.0 и/или мертель-шамот (марки МШ-31, ГОСТ 6137-80, с содержанием Al2О3 45%, Fe2O3 2.5%, Na2CO3 0.14%) 0-20.0 и/или мертель-хром (марки МХПВ ТУ 14-8-147-75, с содержанием Mg не менее 55%, Cr2О3 не менее 15%, SiO2 не более 3%, СаО не более 3%) 0-11.0; в качестве фосфатного связующего – ортофосфорная кислота и/или алюмоборфосфатная связка (ТУ 113-08-606-87) 20-48; в качестве пенообразователя – алюминиевая пудра марки ПАП 0.1-0.35; в качестве модифицирующих добавок, по крайней мере, одна из следующих: высокоглиноземистый цемент (ВГЦ ТУ-6-03-339-78, с содержанием Al2О3 70.3%, СаО 28.6%, Fe2O3 0.06%, SiO2 0.56%, MgO 0.18%) 0-12.0; Fe3O4 0-6.0; корунд (ГОСТ 24704-81, с содержанием Al2O3<95%, Fe2O3 не более 0.6%) 0-22.4; оксид кальция 0-1.7; гидроксид алюминия 0-0.1; сажа 0-4.0. В соответствии с изобретением в способ, включающий изготовление керамического материала, введены новые признаки, а именно: – в качестве глинистого сырья используется смесь, в мас.%: огнеупорной глины ПГСОА 8.0-20.0 и/или мертель-шамота 0-20.0 и/или мертель-хрома 0-11.0, при этом глина не подвергается предварительному обжигу; – используется, по крайней мере, одна из следующих модифицирующих добавок, в мас.%: высокоглиноземистый цемент 0-12.0; Fe3O4 0-6.0; корунд 0-22.4; оксид кальция 0-1.7; гидроксид алюминия 0-0.1; сажа 0-4.0. Выбор оптимальных соотношений компонентов фосфатного связующего, глинистого сырья, пенообразователя, модифицирующих добавок позволяет уменьшить температуру обжига с 980°С по прототипу до 500°С при сохранении высоких пределов прочности при сжатии 3.0-6.0 МПа и значениях коэффициента теплопроводности 0.11-0.20 Вт/м·°С, расширить пределы термической стойкости до 1600-2000°С, в том числе в вакууме, и снизить влагопоглощение материала с 30% по прототипу до 1.5-3.0%. Состав готовят следующим образом. Отдозированное глинистое сырье подают в шаровую мельницу, где его измельчают и перетирают до дисперсии 0.2-0.3 мм. Сухую шихту после шаровой мельницы подают в бетоносмеситель, куда добавляют отдозированное фосфатное связующее, модифицирующие добавки и воду. Смесь перемешивают до однородной пластичной массы. К полученной массе добавляют отдозированное количество вспенивателя, смесь перемешивают до получения однородной массы, которую затем наносят на поверхность конструкции или заполняют конструкцию. Формирование керамического материала и его отверждение происходит в две стадии. Первая стадия – вспенивание 6-20 мин и последующее отверждение массы 45-60 мин, вторая – нарастание механической прочности материала до максимального значения в течение 1-2 суток при комнатной температуре. Затем полученный материал подвергается отжигу при 500°С. В табл.1 приведены возможные примеры составов заявляемых композиций, в табл.2 – зависимость свойств керамики от состава композиции.
Формула изобретения
1. Состав для изготовления жаростойкого керамического материала, включающий фосфатное связующее, глинистое сырье, пенообразователь, модифицирующие добавки и воду, отличающийся тем, что он содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%:
причем в качестве глинистого сырья используется тонкомолотая глина ПГСОА 8,0-20,0 и/или мертель-шамот 0-20,0 и/или мертель-хром 0-11,0; в качестве фосфатного связующего – ортофосфорная кислота и/или алюмоборфосфатная связка; в качестве пенообразователя – алюминиевая пудра марки ПАП; в качестве модифицирующих добавок, по крайней мере, одна из следующих: высокоглиноземистый цемент 0-12,0; Fe3O4 0-6,0; корунд 0-22,4; оксид кальция 0-1,7; гидроксид алюминия 0-0,1; сажа 0-4,0. 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что глина не подвергается предварительному обжигу.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
