МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
MASS FOR MANUFACTURING OF FIRE-PROOF HEAT-INSULATING MATERIALS AND PRODUCTS

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления огнеупорных теплоизоляционных материалов и изделий многофункционального назначения на основе фосфатных связующих.
3
2
Известна масса для изготовления теплоизоляционных изделий, содержащая, мас.%: вспученный перлитовый песок 80, молотую огнеупорную глину 20, алюмофосфатную связку 20-40 (сверх 100%). Перлитовый песок смешивают с порошком молотой огнеупорной пластической глины в растворомешалке, увлажняют водным раствором алюмофосфатной связки или технической ортофосфорной кислоты. Из приготовленной массы формуют изделия на прессах и сушат их при температуре 280-300°С в течение 5-6 час. Кажущаяся плотность изделий 180-300 кг/м, предел прочности при сжатии 3-7 кг/см, коэффициент теплопроводности 0,06-0,095 ккал/м.ч.град (0,07-0,11 Вт/м.град), предельная температура применения 1100°С (SU 2220119, С04В 38/00, 28/34, 17.01.1966).
Изготовленные изделия имеют высокую открытую пористость канального типа, обусловленную сквозными каналами, образующимися между зернами перлита, покрытыми оболочкой глинисто-фосфатного связующего. Из-за возрастания конвективного теплообмена в каналах изделий, их теплопроводность возрастает, что снижает эффективность изделий в службе. Кроме того, вследствие высокого водопоглощения (50 мас.% и более), их термостойкость и прочность при термоциклировании в составе тепловых агрегатов существенно снижаются.
3
3
2
Известна шихта для изготовления легковесных огнеупоров, включающая, мас.%: пористый высокоглиноземистый заполнитель фракции не более 20 мм 60-75, ортофосфорную кислоту плотностью 1,5-1,58 г/см 19-34, сырой доломит фракции меньше 0,5 мм 4-10. В качестве пористого высокоглиноземистого заполнителя используют частицы, полученные путем размола обожженного пористого брикета, состоящего из технического глинозема и молотого мела. Связку готовят путем смешения сырого доломита с ортофосфорной кислотой и вводят ее в шихту при непрерывном перемешивании пористого заполнителя в смесительном агрегате. Шихту заполняют в разъемные формы и сушат в естественных условиях в течение 24 час. Затем сырец извлекают из формы и сушат при температуре 300-350°С в течение 10-12 час. Кажущаяся плотность изделий составляет 1,5-2 г/см, пористость 60-70%, прочность 40-150 кг/см, усадка 0% (после сушки и при температуре 1250°С) (SU 426977, С04В 38/00, 28/34, 29.08.1972).
3
3
Использование специально приготовленного пористого заполнителя по технологии обожженных огнеупоров с выгорающими добавками и длительность сушки существенно удорожают процесс изготовления легковесных изделий, причем состав шихты не позволяет изготавливать изделия с кажущейся плотностью менее 1,5 г/см, например в диапазоне от 1,3 до 0,4 г/см, принятом для наиболее распространенных стандартных легковесных и ультралегковесных шамотных изделий.
Известна масса для теплоизоляционного материала, включающая, мас.%: фосфатное вяжущее 39-65, пыль из печей при обжиге керамзита 3-15, вспученный перлит - остальное (SU 654575, С04В 29/02, 43/00, 30.03.1979).
Недостатки известной массы заключаются в том, что при сухом перемешивании вспученного перлита с керамзитовой пылью происходит непрерывное истирание и разрушение хрупких зерен перлита с образование пылевидных частиц перлита дополнительно к частицам керамзитовой пыли. При введении в смесь вязкого алюмохромфосфатного или медьхромфосфатного вяжущего, в ней образовываются комки и окатыши, препятствующие равномерному распределению вяжущего в объеме массы. При сушке материалов и изделий, полученных из известной массы, их усадка и теплопроводность возрастают, появляется поверхностная сыпучесть.
2
3
3
3
Известна масса, включающая, мас.%: вспученный перлит 11-37, огнеупорный наполнитель 18-45 и фосфатное связующее 34-53. В качестве огнеупорного наполнителя используется один из следующих материалов: шамот из обожженной молотой пластичной глины, гидроокись алюминия, глинозем марки ГО и ГК, двуокись циркония, корунд. Удельная поверхность всех опробованных наполнителей составляет 1700-2500 см/г. Процесс приготовления массы включает следующие операции: предварительную пропитку вспученного перлитового песка фосфатным связующим в количестве 0,04-0,06 ч., перемешивание его с 0,5-0,6 ч. огнеупорного наполнителя и с 0,5-0,6 ч. фосфатного связующего, подсушивание полученной смеси при 180-250°С в течение 15-60 мин, смешение ее с оставшимися частями огнеупорного наполнителя и фосфатного связующего, при этом плотность последнего составляет 1,18-1,24 г/см. В качестве фосфатного связующего используется фосфорная кислота 30% концентрации или алюмохромфосфатное связующее плотностью 1,20 и 1,24 г/см. Спрессованные из данной массы изделия после термообработки при 270-300°С в течение 3 часов имеют кажущуюся плотность от 0,2 до 0,43 г/см (SU 1068404, С04В 43/00, 23.01.1982).
Недостатки известной массы заключаются в следующем.
Предварительная пропитка вспученного перлитового песка фосфатным связующим в количестве 0,04-0,06 ч., не позволяет получать смеси с достаточно равномерным распределением связующего в их объеме. Из описания примеров приготовления смесей из известной массы следует, что геометрический объем засыпки перлитового песка может в 100-200 раз превышать объем связующего и для его распределения на большой поверхности частиц песка в объеме засыпки, потребуется увеличивать время ее перемешивания. Это приводит к разрушению хрупких перлитовых зерен, к увеличению доли тонкомолотых фракций перлита, не смоченных и не пропитанных связующим. Подсушивание такой смеси при температуре в диапазоне 180-250°С, с одновременным перемешиванием, требует постоянного отвода паров воды из фосфатного связующего и последующего охлаждения смеси перед ее смешением с оставшимися частями заполнителя и связующего. В результате увеличивается количество технологических и контрольных операций, существенно возрастают энергозатраты и длительность технологического цикла приготовления массы в целом.
Слой из тонкомолотых частиц огнеупорного заполнителя, образующийся на предварительно пропитанных зернах перлита, после подсушивания смеси охрупчивается и при последующем смешении с заполнителем, обладающим абразивными свойствами, частично разрушается с измельчением зерен перлита, что приводит к дальнейшему увеличению количества тонкомолотой фракции и неравномерному распределению в ней связующего. Этот эффект наблюдается также и при последующем формовании изделий. В процессе термообработки спрессованных изделий при 270-300°С, зоны с неравномерной концентрацией отвержденного связующего оказываются произвольно распределенными в объеме изделий. Из описания примеров изделий, спрессованных из известного состава, следует что при незначительном разбросе кажущейся плотности изделий, их деформация при сушке может отличаться в 10 и более раз. Технологическая сложность приготовления смесей из известного состава не позволяет изготавливать изделия с достаточно равномерным распределением заданного количества фосфатного связующего, что увеличивает опасность возникновения в них трещин, шелушения и осыпания их поверхности при рабочих температурах в составе различных тепловых агрегатов.
Наиболее близкой к заявляемой массе по решаемой технической задаче является масса для изготовления огнеупорных теплоизоляционных материалов и изделий, базовый состав которой включает алюмофосфат в виде раствора гидрата глинозема и фосфорной кислоты, фосфорную кислоту и сухую шихту, включающую огнеупорный наполнитель из алюмосиликатного материала (глинозема, вспученной глины, керамзита) и теплоизоляционный материал в количестве 5-40 мас.%, выбранный из группы, включающей перлит, вермикулит, диатомит, керамзит и пылевидные отходы. Кроме того, шихта может содержать 1-30 мас.% глины (каолиновой, бентонитовой, молотой), 5-20 мас.% выгорающих добавок (волокна, опилки и т.п.) и до 5 мас.% керамических волокон. Особенность приготовления базового состава заключается в том, что алюмофосфатное связующее в объеме массы образуется при смешении сухой шихты с жидкой частью, включающей 5-70 мас.% алюмофосфата, 1-10 мас.% фосфорной кислоты и 1-20 мас.% воды. Сухая шихта также может представлять собой смесь порошкового алюмофосфата с порошками оксида магния, магнезита, доломита, хромомагнезита и названных теплоизоляционных материалов в различных сочетаниях друг с другом (US 4440865, 501/95/1, С04В 12/02, 28/00, 31.08.1983).
Недостатки известной массы заключаются в следующем.
Необходимость осуществления химической реакции между фосфорной кислотой и остальными компонентами, непосредственно в изготовленных из массы сырых материалах или изделиях, ведет к усложнению процессов подготовки и смешения разнородных компонентов с обеспечением их равномерного распределения в объеме приготавливаемой массы. В связи с существенной неопределенностью реакционной способности компонентов массы, влияющих на скорость и стабильность процесса образования алюмофосфатной связки, возрастает неравномерность структуры в материалах и изделиях, усложняются и удлиняются процессы их сушки, возрастает теплопроводность материалов, увеличиваются усадочные явления в изделиях при рабочих температурах. В результате известная масса имеет ограничения при изготовлении формованных изделий и используется преимущественно в качестве набивки и обмазки. Кроме того, усложнение и удорожание технологического процесса связано с необходимостью обеспечения повышенных требований по безопасности персонала и химической стойкости специализированного оборудования при работе с фосфорной кислотой.
Задачей изобретения является расширение номенклатуры и повышение качества огнеупорных теплоизоляционных материалов и изделий, изготавливаемых из предлагаемой массы при использовании стандартного технологического оборудования.
3
Достигаемый технический результат заключается в снижении теплопроводности материалов и изделий с кажущейся плотностью в диапазоне 300-2000 кг/м с обеспечением требуемого комплекса их характеристик в службе.
Поставленная задача решается тем, что в известной массе для изготовления огнеупорных теплоизоляционных материалов и изделий, включающей связующее на основе алюмофосфатов и шихту в виде смеси из алюмосиликатного огнеупорного наполнителя и одного или двух теплоизоляционных материалов, выбранных из группы, включающей вспученный перлит, вспученный вермикулит, в качестве связующего она содержит суспензию на основе алюмоборфосфатного или алюмохромфосфатного связующего с алюмосиликатным огнеупорным наполнителем фракции 0,125-0 мм в количестве 0,1-15% от массы суспензии, при следующем соотношении компонентов шихты, определяемых из выражений для смеси из огнеупорного наполнителя с перлитом:
Аx+Вy x=1,0 y=0,04-4,
где А - огнеупорный наполнитель;
В - вспученный перлит;
x - массовая часть огнеупорного наполнителя;
y - массовая часть вспученного перлита;
для смеси из огнеупорного наполнителя с вермикулитом
Аx+В*y x=1,0 y=0,05-2,5,
где А - огнеупорный наполнитель;
В* - вспученный вермикулит;
x - массовая часть огнеупорного наполнителя;
y - массовая часть вспученного вермикулита;
для смеси из огнеупорного наполнителя с перлитом и вермикулитом
4
1
2.5
2
1
2
Аx+(В-y+В*-y) х=1,0 y=0,05-3,95 y=0,05-2,45,
где А - огнеупорный наполнитель;
В - вспученный перлит;
В* - вспученный вермикулит;
x - массовая часть огнеупорного наполнителя;
1
y - массовая часть вспученного перлита;
2
y - массовая часть вспученного вермикулита;
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шихта
35-85
Фосфатная суспензия
15-65.
Зернистость огнеупорного наполнителя может составлять не более 2,5 мм, зернистость перлита и вермикулита не более 5 мм, а соотношения между наиболее крупными фракциями наполнителя и перлита или наполнителя и вермикулита могут составлять соответственно 1,0 и 0,1-20,0.
3
Содержание в шихте фракции огнеупорного наполнителя 0,088-0 мм может составлять 30-80% от массы наполнителя для материалов и изделий с кажущейся плотностью до 400 кг/м.
3
Содержание в шихте фракции огнеупорного наполнителя 0,088-0 мм может составлять 15-30% от массы наполнителя для материалов и изделий с кажущейся плотностью 400-1300 кг/м.
3
Содержание в шихте фракции огнеупорного наполнителя 0,088-0 мм может составлять 1-15% от массы наполнителя для материалов и изделий с кажущейся плотностью более 1300 кг/м.
2
Тонкодисперсная фракция огнеупорного наполнителя фосфатной суспензии может включать 1-10 мас.% активированных частиц наполнителя с удельной поверхностью не менее 4500 см/г.
2
Вспученный материал может дополнительно содержать 1-10 мас.% собственных активированных частиц с удельной поверхностью не менее 3500 см/г.
2
Огнеупорный наполнитель может дополнительно содержать 1-10 мас.% активированной глины с удельной поверхностью не менее 5000 см/г.
3
3
Указанные для предлагаемой массы сочетания материалов, массовые соотношения материалов и компонентов, зернистость материалов и соотношения между фракциями определены опытным путем. Они обеспечивают возможность формирования материалов и изделий с кажущейся плотностью от 300-400 кг/м (при содержании шихты в составе массы до 35 мас.%), до 1800-2000 кг/м (при содержании шихты в составе массы до 85 мас.%).
При содержании в составе массы сухих компонентов шихты менее 35 мас.% она представляет собой смесь с избыточным количеством жидкой фосфатной суспензии. При изготовлении из такой смеси материалов и изделий, плотность их поверхностных слоев увеличивается, что приводит к прилипанию заготовок к инструментам и к технологической оснастке, увеличению времени их сушки и к дополнительным затратам энергии для нейтрализации в них избыточного количества кислых фосфатов путем повышения температуры сушки. Вследствие неравномерного распределения связующего в объеме заготовок, ухудшаются показатели структурной пористости, термопрочности и теплопроводности материалов.
При содержании в составе массы сухих компонентов шихты более 85 мас.% она представляет собой слабо увлажненную сыпучую смесь с количеством связующего, недостаточным для адгезионного склеивания частиц в ее объеме при формировании заготовок так, чтобы материалы и изделия отвечали нормативным требованиям по теплопроводности и прочности. Материалы и изделия оказываются непрочными, а увеличение прочности путем увеличения удельного давления при их изготовлении может привести к перепрессовке изделий, к увеличению неравномерности структурной пористости материалов и к ухудшению их термопрочностных и теплоизоляционных свойств.
В предлагаемой массе используется суспензия на основе алюмоборфосфатного концентрата (АБФК) или алюмохромфосфатного связующего (АХФС) с дисперсной фракцией 0,125-0 мм алюмосиликатного огнеупорного наполнителя. В сравнении с используемыми в известной массе метастабильной алюмофосфатной связкой (АФС) и химически агрессивной фосфорной кислотой, такая суспензия является стабильной при хранении и безопасной в работе. Она позволяет одновременно со связующим равномерно распределять небольшую по объему дисперсную фракцию огнеупорного наполнителя в больших объемах смешиваемых порошковых компонентов, усилить взаимодействие кислых материалов шихты со связующим при смешении, инициировать отверждение свежеизготовленных материалов и изделий при комнатной температуре и снизить энергозатраты на их последующую сушку. Массовое содержание фракции 0,125-0 мм в фосфатной суспензии определяют исходя из назначения изготавливаемых материалов и изделий, потребной плотности АБФК и АХФС, кажущейся плотности и химического состава огнеупорного наполнителя и т.д. При содержании дисперсной фракции в суспензии менее 0,1 мас.%, ее воздействие на вышеназванные процессы существенно снижается, а при ее содержании в суспензии более 15 мас.% и при увеличении размера частиц более 0,125 мм, увеличивается время смешения, возрастает вероятность образования осадка и неравномерность распределения суспензии в шихте. Кроме того, появляется опасность забивания осадками трактов системы подачи суспензии в смесительные устройства.
При зернистости материалов огнеупорного наполнителя не более 2,5 мм и не более 5 мм для перлита и вермикулита и соотношении между наиболее крупными фракциями соответственно 1,0 и 0,1-20, в процессе их смешения с введением фосфатной суспензии с тонкодисперсной фракцией огнеупорного наполнителя и формования материалов и изделий, быстрее образуются тонкопленочные клеевые слои фосфатного цемента с внедрением в них разрушенных частиц перлита или вермикулита и более равномерным обволакиванием частиц огнеупорного наполнителя или вспученного материала, что повышает равномерность распределения связующего в пористом объеме материалов и изделий.
2
Удельная поверхность разрушенных частиц вспученного перлита или вермикулита может достигать 2000-2500 см/г, что увеличивает вероятность образования водородных связей фосфатных анионов с поверхностью частиц материала огнеупорного наполнителя и повышает прочность их связывания.
При увеличении зернистости материалов соответственно более 2,5 и 5 мм и расширении диапазона соотношений между фракциями, соответственно менее 0,1 и более 20, неравномерность распределения фосфатной суспензии возрастает, появляется трещиноватость в материалах и изделиях, повышается их теплопроводность, снижается термопрочность.
Шихта может содержать фракцию огнеупорного наполнителя 0,088-0 мм, которая совместно с дисперсной фракцией наполнителя, содержащейся в фосфатной суспензии, а также с тонкими частицами перлита и вермикулита, образующимися при приготовлении смесей из предлагаемой массы, положительно влияет на равномерность распределения суспензии в смесях.
В низкоплотных материалах и изделиях, вследствие уменьшения размера зерен, массового и объемного содержания огнеупорного наполнителя по отношению к вспученному материалу (по массе до 1:4,0 - для шихты с перлитом и до 1:2,5 - для шихты с вермикулитом; по фракциям соответственно до 1:20,0), увеличенное количество фракции 0,088-0 мм в составе огнеупорного наполнителя позволяет более равномерно обволакивать зерна вспученного материала фосфатной суспензией. При увеличении плотности изготавливаемых материалов и изделий размер зерен, массовое и объемное содержание огнеупорного наполнителя в них по отношению к вспученному материалу увеличиваются (по массе до 1:0,04 - для шихты с перлитом и до 1:0,05 - для шихты с вермикулитом; по фракциям соответственно до 1:0,1), а масса, объем и зернистость вспученного материала уменьшаются и последний во все большей степени вовлекается в процесс обволакивания зерен наполнителя, что требует уменьшения количества свободной пылевидной фракции в шихте.
3
3
3
Оптимальные диапазоны содержания такой фракции составляют: для материалов и изделий с кажущейся плотностью до 400 кг/м 30-80% от массы наполнителя; для материалов и изделий с кажущейся плотностью 400-1300 кг/м 15-30% от массы наполнителя; для материалов и изделий с кажущейся плотностью более 1300 кг/м 1-15% от массы наполнителя.
Для предлагаемой массы технологически и экономически целесообразным является использование такой фракции, например, в составе боя и отходов производства огнеупорных и керамических материалов и изделий.
2
2
2
Активированные дополнительным измельчением (сухим или совместно с расчетной порцией жидкого фосфатного связующего или с поверхностно-активным веществом, например с олеиновой кислотой и др.) частицы огнеупорного наполнителя, предназначенные для введения в фосфатную суспензию, а также активированные частицы перлита, вермикулита, глины, используемые в качестве дополнительных компонентов шихты, способствуют при введении фосфатной суспензии более быстрому ее взаимодействию с остальными кислыми компонентами шихты, сопровождающемуся более равномерным ее распределением в объеме шихты за счет увеличения энергетической активности и реакционной способности компонентов при их механохимической активацией. Более быстрое (до 1,5-2 раза) отверждение свежесформованных материалов и изделий, обусловленное этими эффектами, наблюдается при значениях удельной поверхности не менее 4500 см/г для активированного огнеупорного наполнителя и при значениях не менее 3500 см/г для вспученного перлита и вермикулита и не менее 5000 см/г для глины. При содержании в тонкой фракции фосфатной суспензии и во вспученном материале активированных частиц менее 1 мас.%, их влияние на образование поверхностных соединений, в первую очередь, на поверхности дисперсных компонентов шихты, инициирующих взаимодействие с фосфатной суспензией, незначительное. При увеличении количества активированных частиц в названных компонентах предлагаемой массы более 10 мас.%, возрастает неравномерность их распределения в объеме шихты вследствие образования мелких глобул, что в свою очередь снижает равномерность распределения в ней фосфатной суспензии. Кроме того, возрастают затраты на механоактивацию огнеупорных порошков, перлита и вермикулита в достаточно больших количествах.
3
Активированную глину в количестве 1-10% от массы огнеупорного наполнителя вводят в качестве компонента шихты, способствующего получению смесей с повышенной адгезией, образующейся аморфной фазы глинисто-фосфатного связующего к частицам огнеупорного наполнителя. В количестве 1-5 мас.% ее целесообразно использовать в смесях, предназначенных для изготовления материалов и изделий преимущественно с кажущейся плотностью 400-1000 кг/м. Для более тяжелых материалов и изделий ее количество в шихте может быть увеличено до 8-10 мас.%. Могут быть использованы природные высокодисперсные алюмосиликатные огнеупорные глины, каолины, бентониты. Увеличение содержания активированной глины более 10% от массы огнеупорного наполнителя, приводит к образованию глинистых агрегатов, затрудняющих распределение фосфатной суспензии в объеме шихты, к их налипанию на оснастку, к возникновению внутренних повышенных напряжений в материалах и изделиях, инициирующих образование трещин при их службе.
В предлагаемой массе, как и в известных массах по прототипу и аналогам, в качестве огнеупорного наполнителя используются материалы, выбранные из группы, включающей шамотные, полукислые, каолиновые, высокоглиноземистые, корундовые и др. алюмосиликатные огнеупоры, а также, например, керамзитовый песок, бой и отходы производства керамического кирпича, характеризующиеся достаточно высокой огнеупорностью. Конкретный тип огнеупорного наполнителя определяется назначением материалов и изделий. В зависимости от этого выбирается стандартное оборудование для измельчения и смешения компонентов шихты и вспученного материала, а также стандартное оборудование для изготовления из полученной массы материалов и изделий (прессовое, вибропрессовое, литьевое, торкрет-установки и т.д.).
2
3
2
2
3
Зерна первичного шамота, шамотного и кирпичного боя, вторичного шамота, корунда и др., при смешении с частицами вспученного перлита или вермикулита оказывает на них абразивное воздействие, способствующее более равномерному распределению фосфатной суспензии в объеме шихты и формированию равномерной пористой структуры материалов и изделий. Использование вторичного шамота не ухудшает качество изготавливаемых материалов и изделий, так как некоторые изменения состава вторичных шамотных огнеупоров (потери AlO, SiO, FеO) не оказывают заметного отрицательного влияния на характеристики материалов и изделий в службе, поскольку компенсируются транспортными реакциями соответствующих окислов, содержащихся в перлите и вермикулите. Использование вторичного шамота, боя и отходов производства керамического кирпича также позволяет решать проблему утилизации вторичного сырья и снижать стоимость продукции.
3
3
Керамзит по ГОСТ 9757 «Гравий, щебень и песок искусственные пористые» (песок с зернами размером до 2,5 мм с насыпной плотностью 400-1000 кг/м) используют в смесях со вспученным перлитом или с вермикулитом, предназначенных для изготовления изделий с кажущейся плотностью преимущественно в диапазоне 400-1000 кг/м. Корочковая поверхность пористых частиц керамзитового песка уменьшает проникновение фосфатной суспензии внутрь их при перемешивании шихты, что позволяет уменьшить массу связующего при обеспечении его равномерного распределения в объеме шихты.
3
3
Бой керамического кирпича (ГОСТ 530 «Кирпич и камни керамические») вводят в виде песка с зернами размером до 2,5 мм с насыпной плотностью, определяемой плотностью материала кирпича и составляющей в среднем 900-1100 кг/м. Бой используют в смесях со вспученным перлитовым песком или с вермикулитом, предназначенных для изготовления изделий с кажущейся плотностью преимущественно в диапазоне 500-1300 кг/м. Это позволяет, например, при изготовлении легковесных изделий для тепловых агрегатов с умеренными температурными условиями эксплуатации, заменять в смесях шамот измельченными отходами и браком производства местных керамических предприятий, старой кирпичной и керамической кладки и т.д.
В предлагаемой массе используются вспученный перлит и вермикулит со следующими характеристиками.
3
2
2
3
2
3
2
2
2
Перлитовый песок по ГОСТ 10832 «Песок и щебень перлитовые вспученные» (зерна размером до 5 мм, насыпная плотность 50-250 кг/м) имеет усредненный химический состав, мас.%: SiO 65-80; AlO 11-15; FеО+FeO 0,3-12; CaO+MgO 0,5-4; KO+NaO 3-9; MnO до 0,4; TiO до 0,45; п.п.п. 0,2-9.
3
2
2
3
2
2
3
2
Вермикулит по ГОСТ 12865 «Вермикулит вспученный» (зерна размером до 5 мм, насыпная плотность 90-200 кг/м) типа КВК (концентрат вермикулитовый фракционированный Ковдорский), включающий, мас.%: SiO 34-36; AlO 9,1-9,9; MgO 24,7-26; CaO 1,02-1,22; KO 0,70-0,87; FeО 5,6-6,5; TiO 0,4-0,47; FeO 0,2-0,27; MnO до 0,07; п.п.п. 0,4-15.
3
3
Фосфатную суспензию перед ее введением в шихту приготавливают путем смешения порошка огнеупорного наполнителя, в том числе, если используются его активированные частицы, с жидким АБФК или АХФС или с их водными растворами заданной концентрации, например, в баке-смесителе с лопастной мешалкой или в емкости с помощью электроинструмента - миксера со специальной насадкой. Для приготовления фосфатной суспензии экономически более предпочтительно использовать АБФК по ТУ 113-08-606-87. В зависимости от назначения материалов и изделий могут использоваться водные растворы АБФК плотностью от 1,2-1,25 до 1,45-1,55 г/см. АХФС по ТУ 6-18-166-83 позволяет в сравнении с АБФК приготавливать суспензии для изготовления материалов и изделий, характеризующихся в службе несколько более высокой стабильностью структуры. АХФС как более дорогой компонент целесообразно использовать в смесях для изготовления материалов и изделий, предназначенных для службы при повышенных механических и тепловых нагрузках в ответственных узлах тепловых агрегатов. Могут использоваться водные растворы АХФС плотностью от 1,25-1,3 до 1,5-1,6 г/см.
Примеры конкретного выполнения.
3
В таблице 1 приведены примеры составов смесей из предлагаемой массы для изготовления материалов и изделий с различной кажущейся плотностью из расчета на 1 м сухих материалов и изделий (после сушки при температуре 280-300°С). В таблице 2 приведены основные свойства образцов материалов и изделий, изготовленных из предлагаемой массы. Кажущуюся плотность определяли по ГОСТ 2409, предел прочности при сжатии по ГОСТ 4071, теплопроводность по ГОСТ 12170, термостойкость по ГОСТ 7875 (на образцах изделий) и по ГОСТ 20910 (на образцах бетонов), остаточное изменение размеров при температуре службы по ГОСТ 5402 (на образцах изделий) и усадку по ГОСТ 20910 (на образцах бетонов).
Пример 1. Смеси типа Ax+By.
3
3
3
3
3
2
2
3
2
3
2
2
2
Состав 1. В бак-смеситель с лопастной мешалкой заливают 170 л водного раствора АБФК плотностью 1,42-1,43 г/см, при постоянном вращении 50 об/мин постепенно засыпают в него 15 кг шамота фракции 0,125-0 мм и перемешивают в течение 4-5 мин. Химический состав шамота, мас.%: SiO 55,1; AlO 38,7; FеO 1,85; TiO 1,88; CaO 0,56; MgO 0,81; NaO+KO 1,1. Параллельно с приготовлением фосфатно-шамотной суспензии, в планетарный смеситель типа БСУ-500 (ОАО «Завод «Красная Пресня», г.Москва) загружают порцию минеральной шихты, включающей 16 кг перлитового песка (фракция ≤2,5 мм до 80 мас.%, насыпная плотность 50 кг/м) и 4 кг указанного шамота (фракция 0,088-0 мм до 50 мас.%, насыпная плотность 1380 кг/м), при постоянном вращении 18,2 об/мин в шихту через форсунки смесителя подают 17 л фосфатно-шамотной суспензии из мерной емкости, соединенной с баком-смесителем и перемешивают в течение 6-8 мин. Приготовленная масса поступает в бункер вибропресса типа ВИП-4ПБ (ОАО «Завод «Красная Пресня», г.Москва), откуда дозируется порциями мерного ящика в зону прессования пластин размером 400×250×65 мм на технологических поддонах. Цикл прессования 30-35 с. Свежеизготовленные вибропрессованные пластины плотностью 0,41-0,415 г/см на технологических поддонах сушат в низкотемпературной камере при температуре 60-70°С в течение 4-5 ч, затем перегружают с поддонов в камеру термообработки, нагревают до 280-300°С со скоростью 150-200 град/ч, выдерживают при этой температуре 3 ч, выгружают из камеры и складируют для отправки потребителю. Пластины с кажущейся плотностью 300±10 кг/м предназначены для кладки внутреннего теплоизоляционного слоя в различных частях тепловых агрегатов.
3
3
2
3
Состав 2 приготавливают с глиноземом марки ГК-1 по ГОСТ 30559 (производство ОАО «Бокситогорский глинозем», насыпная плотность 700 кг/м, монозерна до 0,01 мм (80 мас.%), размер агрегатов ≤0,125 мм). Фосфатно-глиноземистую суспензию приготавливают на основе водного раствора АХФС плотностью 1,35-1,36 г/см, из расчета 15 г неактивированного и 1,5 г активированного глинозема на 1 л раствора. Активированный глинозем получают измельчением в вибромельнице сухим способом до удельной поверхности 7500 см/г. Фосфатно-глиноземистую суспензию готовят путем перемешивания компонентов с помощью электроинструмента - миксера со специальной насадкой (скорость перемешивания 120-240 об/мин, в течение 5-6 мин из расчета на 30 л суспензии). Расчетные порции перлитового песка (фракция ≤0,3 мм до 80 мас.%, насыпная плотность 150 кг/м), глинозема марки ГК-1 и фосфатно-глиноземистой суспензии смешивают в течение 3-5 мин с помощью электроинструмента - миксера до состояния полугустой консистенции. Полученная масса может быть использована при изготовлении кладочных растворов для теплоизоляции тепловых агрегатов из низкоплотных кирпичей, плит и блоков, а также при изготовлении фасонных теплоизоляционных изделий методом заливки в формы.
2
2
3
2
3
2
3
Состав 3 приготавливают аналогично составу 1, но в шихту дополнительно вводят 1,7 мас.% активированной в вибромельнице огнеупорной глины следующего химического состава, мас.%: SiO 58,96; AlО 31,52; FеО 2,44; CaO 0,48; MgO 1,03; RO 1,01; п.п.п. 3,66. Из полученной смеси методом объемного вибропрессования изготавливают теплоизоляционные изделия в виде пластин и кирпичей заданных размеров, с кажущейся плотностью 350±10 кг/м.
3
3
Составы 4-7 приготавливают аналогично составу 1 и используют при изготовлении вибропрессованных теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 400±10 кг/м. Насыпная плотность перлита 50-75 кг/м.
2
2
3
2
3
2
3
2
2
2
Для состава 4 в качестве огнеупорного наполнителя используют электрокорунд по ТУ 2-036-0224450-022-90 (фракция 0,25 мм до 5 мас.%, фракция 0,088-0 мм до 30 мас.%) с добавкой 1,7 мас.% активированного каолина, содержащего, мас.%: SiO 46,03; AlО 38,75; FеO 0,46; CaO 0,37; TiO 0,33; п.п.п. 14,06. Максимальная фракция перлита ≤3,5 мм. Фосфатно-корундовую суспензию приготавливают на основе водного раствора АХФС плотностью 1,35-1,36 г/см, из расчета 10 г неактивированного и 1 г активированного корунда на 1 л раствора. Активированные добавки корунда, перлита и каолина получают измельчением в вибромельнице сухим способом, соответственно до удельной поверхности 6000 см/г, 3500 см/г и 7000 м/г.
3
3
Для состава 5 в качестве огнеупорного наполнителя используют керамзит фракции ≤1,5 мм, с насыпной плотностью 350 кг/м (фракция 0,088-0 мм до 30 мас.%). Максимальная фракция перлита ≤ 0,25 мм. Фосфатно-керамзитовую суспензию приготавливают на основе водного раствора АБФК плотностью 1,42-1,43 г/см, из расчета 10 г керамзитовой пыли на 1 л раствора.
3
2
2
3
2
3
2
5
3
2
2
Для состава 6 в качестве огнеупорного наполнителя используют керамзит фракции ≤0,125 мм с насыпной плотностью 500 кг/м (фракция 0,088-0 мм до 25 мас.%). Добавка - 1,5-2 мас.% активированной в вибромельнице бентонитовой глины, содержащей, мас.%: SiO 59,77; AlO 19,80; FеO 4,22; FeO 0,56; CaO 1,06; MgO 2,95; PО 0,19; SO 0,08; КО 1,94; NaO 0,90; п.п.п. 8,53 (месторождение «10 Хутор», Россия). Фосфатно-керамзитовую суспензию приготавливают на основе водного раствора АБФК аналогично составу 5. Максимальная фракция перлита ≤2,5 мм.
2
2
3
2
3
2
2
2
3
3
Для состава 7 в качестве огнеупорного наполнителя используют бой керамического кирпича фракции ≤0,125 мм, содержащего, мас.%: SiO 75,8; AlO 7,9; FeО 6,5; CaO 1,8; MgO 1,6; NaO 1,1; KO 2,3; п.п.п. 3,0 (фракция 0,088-0 мм до 30 мас.%). Добавка - 2 мас.% активированной в вибромельнице глины латненской полукислой ЛТПК-1 по ТУ 14-3-8-152-75 с содержанием AlО не менее 23 мас.%. Фосфатно-кирпичную суспензию приготавливают на основе АБФК плотностью 1,5 г/см, из расчета 15 г кирпичной пыли на 1 л раствора. Максимальная фракция перлита ≤2,5 мм.
3
Составы 8, 9 используют при изготовлении теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 600±20 кг/м методом объемного вибропрессования из полусухой шихты. Последовательность операций (см. состав 1).
2
3
Для состава 8 приготавливают шихту в виде смеси из шамота фракции ≤0,25 мм, включающей до 25 мас.% фракции 0,088-0 мм и перлита фракции ≤2,5 мм, включающей 8-10 мас.% активированных частиц с удельной поверхностью 3500 см/г. Фосфатно-шамотная суспензия на основе водного раствора АБФК плотностью 1,42-1,43 г/см содержит 10 мас.% шамота фракции <0,125 мм.
3
2
Для состава 9 приготавливают шихту в виде смеси, включающей бой керамического кирпича фракции ≤1 мм, содержащей до 20 мас.% фракции 0,088-0 мм (содержание химических компонентов боя аналогично составу 7) и перлит с 70-80 мас.% фракции 1,5-2 мм. Фосфатно-кирпичную суспензию приготавливают на основе водного раствора АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см, из расчета на 1 л раствора: 12 г неактивированного и 1 г активированного в планетарной мельнице кирпичного боя до удельной поверхности 4500-5000 см/г.
3
3
3
2
Составы 10, 11 используют при изготовлении бетонов и теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 900±20 кг/м методом объемного вибропрессования из полусухой шихты. Последовательность операций (см. состав 1). При приготовлении состава 10 используют: электрокорунд (зерно 1,6 мм до 80 мас.%, остальное - фракции <0,088 мм); фосфатно-корундовую суспензию на основе водного раствора АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см, включающую 15 мас.% электрокорунда фракции <0,125 мм; перлит фракции ≤0, 25 мм с насыпной плотностью 150 кг/м, с добавкой 10 мас.% активированных частиц перлита с удельной поверхностью 3500 г/см.
3
3
3
При приготовлении состава 11 используют: керамзит фракции 1,25-0 мм с насыпной плотностью 700 кг/м; перлит фракции ≤1,25 мм с насыпной плотностью 100 кг/м; фосфатно-керамзитовую суспензию на основе водного раствора АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см, включающую 10 мас.% керамзита фракции <0,125 мм.
3
3
3
Состав 12 приготавливают из шамота фракции ≤2,5 мм (фракция 0,088-0 мм до 10 мас.%), перлита фракции ≤0,25 мм с насыпной плотностью 65 кг/м и фосфатно-шамотной суспензии на основе водного раствора АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см, включающей 5 мас.% шамота фракции <0,125 мм. Состав используют при изготовлении бетонов и вибропрессованных конструкционно-тепло-изоляционных изделий с кажущейся плотностью 1300±30 кг/м в виде плит и кирпичей заданных размеров, с последующей сушкой и низкотемпературной термообработкой аналогично составу 1.
3
Составы 13, 14 используют при изготовлении бетонов, мертелей и формованных конструкционно-теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 1600±50 кг/м.
2
2
3
2
3
2
2
2
2
3
2
3
2
Состав 13 приготавливают в смесительных бегунах СМ-114 при загрузке следующих компонентов: каолиновый шамот фракции ≤2 мм, включающей 4 мас.% фракции 0,088-0 мм; 4 мас.% активированного каолина Владимировского, содержащего, мас.%: SiO 42,3; AlO 36,7; FеO 0,82; CaO 0,3; MgO 0,33; NaO 0,38; KO 0,4; TiO 0,78; SO 0,17; п.п.п. 12,6; перлит с насыпной плотностью 75 кг/м фракции ≤0,25 мм, включающей 10 мас.% активированных частиц с удельной поверхностью 3500 г/см; фосфатно-шамотная суспензия на основе водного раствора АХФС плотностью 1,45-1,5 г/см, включающая 10 мас.% шамота фракции <0,125 мм, содержащей 5 мас.% активированных частиц с удельной поверхностью 4500 г/см. Время окончательного смешения всех компонентов 8-10 мин.
2
3
2
3
Состав 14 приготавливают аналогично составу 13, используя вместо каолиновых компонентов порошок шамота ПШВМ, содержащего до 28 мас.% AlO (ОАО «Новомосковскогнеупор» ТУ 1522-009-00190495-99) и активированную глину латненскую ЛТ-3 по ТУ 14-3-8-152-75, с содержанием AlО до 28 мас.%.
3
Составы 15, 16 приготавливают в бетономешалке принудительного действия. Фосфатную суспензию готовят в лопастном смесителе аналогично составу 1 и подают в бетономешалку с шихтой при постоянном вращении 16 об/мин. Окончательное перемешивание массы ведут в течение 8-10 мин. Составы используют при изготовлении бетонов и конструкционных изделий с кажущейся плотностью 1900±100 кг/м, имеющих пониженные значения коэффициента теплопроводности.
Для состава 15 шихту приготавливают на основе электрокорунда №100 (зерно 1,6-2 мм, фракция 0,088-0 мм до 10 мас.%) с добавкой 10 мас.% активированного каолина (см. состав 13). Используют перлит фракции ≤0,25 мм с насыпной плотностью
3
3
2
250 кг/м. Фосфатно-корундовую суспензию приготавливают на основе водного раствора АХФС плотностью 1,35-1,4 г/см, с включением 15 мас.% корунда фракции <0,125 мм, содержащей 10 мас.% активированных частиц с удельной поверхностью 5000 г/см.
3
3
Для состава 16 шихту приготавливают на основе шамота с добавкой 10 мас.% активированной глины латненской ЛТ-3 (см. состав 14) и перлита (см. состав 15). Фосфатно-шамотную суспензию приготавливают на основе водного раствора АБФК плотностью 1,45-1,5 г/см, с включением 10 мас.% шамота фракции ≤0,125 мм, содержащей 5 мас.% активированных частиц с удельной поверхностью 5000 г/см.
Пример 2. Смеси типа Аx+B*y.
3
3
Состав 17. В бак-смеситель с лопастной мешалкой заливают 160 л водного раствора АХФС плотностью 1,45-1,46 г/см, при постоянном вращении 50 об/мин засыпают в него 10 кг электрокорунда фракции №4 (≤0,05 мм) и перемешивают в течение 4-5 мин. В планетарном смесителе типа БСУ-500 приготавливают шихту на основе электрокорунда (фракция ≤0,125 мм до 15 мас.%, фракция 0,088-0 мм до масс. 80%) и вермикулита (фракция ≤2,5 мм до 80 мас.%, насыпная плотность 100 кг/м). Приготовление массы и формование из нее ультралегковесных теплоизоляционных изделий ведут в последовательности, описанной для состава 1.
3
Состав 18 на основе глинозема и вермикулита приготавливают и используют аналогично составу 2 при изготовлении кладочных растворов, обмазок, заливочных масс. Используют вермикулит фракции ≤0,1 мм с насыпной плотностью 100 кг/м.
3
Составы 19, 20 приготавливают и используют аналогично составам 4-7 при изготовлении легковесных теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 400±10 кг/м.
3
2
3
2
В составе 19 используют шамот (см. состав 1) и вермикулит с насыпной плотностью 100 кг/м фракции ≤2 мм до 90%, содержащей 10 мас.% частиц, активированных в виброшаровой мельнице до удельной поверхности 3500 см/г. Фосфатно-шамотную суспензию приготавливают в миксере (аналогично составу 2) на основе водного раствора АБФК плотностью 1,45-1,46 г/см, с включением 10 мас.% шамота фракции <0,125 мм, содержащей 5 мас.% активированных частиц с удельной поверхностью 5000 г/см.
3
3
В составе 20 используют керамзит фракции ≤2 мм с насыпной плотностью 350 кг/м (см. состав 5) и вермикулит фракции ≤0,25 мм с насыпной плотностью 100 кг/м. Фосфатно-керамзитовую суспензию приготавливают на основе водного раствора АБФК аналогично составу 5.
3
Составы 21-23 приготавливают и используют аналогично составам 8, 9 при изготовлении теплоизоляционно-конструкционных изделий с кажущейся плотностью в диапазоне 600-800 кг/м.
3
3
Для состава 21 приготавливают шихту в виде смеси, включающей бой керамического кирпича фракции ≤2 мм, содержащей до 20 мас.% фракции 0,088-0 мм (содержание химических компонентов боя аналогично составу 7) и вермикулит фракции ≤ 1 мм с насыпной плотностью 100 кг/м. В качестве добавки используют 2,1 мас.% активированной глины латненской полукислой ЛТПК-1 (см. состав 7). Фосфатно-кирпичную суспензию приготавливают на основе водного раствора АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см, из расчета на 1 л раствора 12 г кирпичного боя фракции 0,125-0 мм.
3
3
3
2
Для состава 22 приготавливают шихту в виде смеси, включающей керамзит с насыпной плотностью 500 кг/м фракции ≤1,25 мм, содержащей до 20 мас.% фракции 0,088-0 мм и вермикулит фракции ≤0,125 мм с насыпной плотностью 100 кг/м. Фосфатно-керамзитовую суспензию приготавливают на основе водного раствора АБФК плотностью 1,35-1,4 г/см, из расчета на 1 л раствора: 13 г неактивированной и 1 г активированной в планетарной мельнице керамзитовой пыли до удельной поверхности 4500 см/г.
3
2
3
Для состава 23 приготавливают шихту в виде смеси, включающей электрокорунд фракции <0,125 мм по ТУ 2-036-0224450-022-90, 2,4 мас.% активированного каолина (см. состав 13) и вермикулит с насыпной плотностью 100 кг/м фракции ≤2 мм до 90%, содержащей 10 мас.% частиц, активированных в виброшаровой мельнице до удельной поверхности 3500 см/г. Фосфатно-корундовую суспензию приготавливают аналогично составу 17, в лопастном смесителе на основе водного раствора АХФС плотностью 1,45-1,46 г/см, с введением в него 10-12 мас.% порошка указанного электрокорунда.
3
Составы 24-26 приготавливают и используют аналогично составам 10-12 при изготовлении бетонов и теплоизоляционно-конструкционных изделий с кажущейся плотностью в диапазоне 900-1300 кг/м.
3
3
3
Состав 27 на основе корундового наполнителя фракции 1,25 мм, вермикулита с насыпной плотностью 150 кг/м фракции 0,125 мм, включающей 10 мас.% активированной добавки и фосфатно-корундовой суспензии (водный раствор АХФС плотностью 1,45-1,46 г/см с 15 мас.% корунда фракции 0,125-0 мм), используют при изготовлении бетонов, мертелей и теплоизоляционно-конструкционных изделий с кажущейся плотностью до 1600±50 кг/м.
3
3
2
3
Составы 28, 29 приготавливают и используют аналогично составам 15, 16 при изготовлении бетонов и конструкционных изделий с кажущейся плотностью 1900±100 кг/м, имеющих пониженные значения коэффициента теплопроводности. Используют огнеупорные наполнители из электрокорунда и шамота фракции ≤2,5 мм, вермикулит с насыпной плотностью 200 кг/м фракции 0,25 мм, каолин (см. состав 4) и глину латненскую ЛТ-1 по ТУ 14-3-8-152-75, с содержанием AlО до 37 мас.%.
4
1
2.5
2
Пример 3. Смеси типа Аx+(B-y+В*-y).
Составы 30, 31 приготавливают по схемам, аналогичным для составов 1, 17 и используют при изготовлении ультралегких виброформованных теплоизоляционных изделий.
3
3
3
3
2
Для приготовления состава 30 используют шамот (насыпная плотность 1380 кг/м, фракция ≤0,125 мм), перлит (50 кг/м, ≤2,5 мм), вермикулит (100 кг/м, ≤2,5 мм) и фосфатно-шамотную суспензию (раствор АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см, 10 мас.% шамота фракции ≤0,125 мм с 10 мас.% активированных частиц). Активированную перлито-вермикулитовую добавку в количестве 8-10 мас.% к перлито-вермикулитовой смеси приготавливают путем вибропомола увлажненной раствором АБФК смеси порошков перлита и вермикулита в весовом соотношении 2,5:1, до получения значения удельной поверхности 3500-3600 см/г.
3
Для приготовления состава 31 используют электрокорунд фракции ≤0,125 мм, перлит и вермикулит аналогично составу 30 (при весовом соотношении 3,3:1) и фосфатно-корундовую суспензию (раствор АХФС плотностью 1,35-1,36 г/см, 10 мас.% корунда фракции ≤0,125 мм).
3
Составы 32-34 приготавливают по схемам, аналогичным для составов 4-7, 19, 20, и используют при изготовлении виброформованных теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 400±10 кг/м.
3
3
3
3
Для приготовления состава 32 используют керамзит (насыпная плотность 350 кг/м, фракция 1, 25 мм), перлит (50 кг/м, ≤0,25 мм), вермикулит (100 кг/м, ≤0,25 мм) и фосфатно-керамзитовую суспензию (раствор АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см, 10 мас.% керамзита фракции 0, 125-0 мм). Весовое соотношение перлит:вермикулит = 1,7:1.
3
3
3
Для приготовления состава 33 используют глинозем марки ГК-1 (см. состав 2), перлит (65 кг/м, ≤2 мм), вермикулит (100 кг/м, ≤2 мм) и фосфатно-глиноземистую суспензию (раствор АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см, 15 мас.% глинозема с 10 мас.% активированных частиц). Весовое соотношение перлит:вермикулит = 0,4:1. Активированную перлито-вермикулитовую добавку в количестве 8-10 мас.% к перлито-вермикулитовой смеси приготавливают аналогично составу 30.
3
3
3
Для приготовления состава 34 используют бой керамического кирпича фракции 0,125 мм и 1,4 мас.% активированной глины латненской полукислой ЛТПК-1 (см. состав 7), перлит (50 кг/м, ≤2 мм), вермикулит (100 кг/м, ≤2 мм) и фосфатно-кирпичную суспензию (раствор АБФК плотностью 1,5 г/см, 15 г кирпичной пыли на 1 л раствора). Весовое соотношение перлит:вермикулит = 1,3:1.
3
Составы 35, 36 приготавливают по схемам, аналогичным для составов 8, 9, 21, и используют при изготовлении виброформованных теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 600±20 кг/м.
3
3
3
3
Для состава 35 приготавливают шихту в виде смеси, включающей шамот (насыпная плотность 1420 кг/м, фракция ≤1,25 мм), перлит (65 кг/м, ≤2 мм), вермикулит (100 кг/м, ≤2 мм), 2,5 мас.% активированной глины бентонитовой (см. состав 6) и активированную перлито-вермикулитовую добавку (см. состав 30) в количестве 8-10 мас.% к перлито-вермикулитовой смеси. Фосфатно-шамотная суспензия на основе водного раствора АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см включает 10 мас.% шамота фракции ≤0,125 мм. Весовое соотношение перлит:вермикулит = 0,65:1.
3
3
3
Для состава 36 приготавливают шихту в виде смеси, включающей электрокорунд фракции ≤1,6 мм, перлит (насыпная плотность 65 кг/м, фракция ≤2 мм), вермикулит (100 кг/м, ≤2 мм). Фосфатно-корундовая суспензия на основе водного раствора АХФС плотностью 1,38-1,4 г/см включает 15 мас.% корунда фракции 0,125-0 мм. Весовое соотношение перлит:вермикулит = 0,7:1.
Составы 37, 38 приготавливают по схемам, аналогичным для составов 10, 11, 24.
3
3
3
3
3
Для состава 37 приготавливают шихту в виде смеси, включающей электрокорунд фракции ≤2 мм, перлит (насыпная плотность 75 кг/м, фракция ≤0,5 мм), вермикулит (100 кг/м, ≤2 мм), 3,7 мас.% активированного каолина (см. состав 4) и активированную перлито-вермикулитовую добавку (см. состав 30) в количестве 10 мас.% к перлито-вермикулитовой смеси. Фосфатно-корундовая суспензия на основе водного раствора АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см включает 15 мас.% корунда фракции 0,125-0 мм. Весовое соотношение перлит:вермикулит = 0,5:1. Состав используют при изготовлении вибро-формованных теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 900±20 кг/м кг/м.
2
3
3
3
3
Для состава 38 приготавливают шихту в виде смеси, включающей глинозем марки Г-1 фракции <0,05 мм с содержанием γ-AlО до 60 мас.%, перлит (насыпная плотность 100 кг/м, фракция ≤0,125 мм), вермикулит (100 кг/м, ≤0,125 мм) и активированную перлито-вермикулитовую добавку (см. состав 30) в количестве 10 мас.% к перлито-вермикулитовой смеси. Фосфатно-глиноземистая суспензия на основе АБФК плотностью 1,35-1,40 г/см включает 15 мас.% глинозема марки ГК-1. Весовое соотношение перлит:вермикулит = 1:1. Состав используют при изготовлении поризуемых шликеров для теплоизоляционных ячеистых бетонов.
Составы 39-41 приготавливают по схемам, аналогичным для составов 12, 26.
3
3
3
3
2
3
Для состава 39 приготавливают шихту в виде сухой смеси, включающей шамот (насыпная плотность 1420 кг/м, фракции: 1,5-1 мм до 30%, 1-0,5 мм до 15%, 0,5-0 мм до 55% (в том числе <0,088 мм до 25%), перлит (насыпная плотность 200 кг/м, фракция ≤0,125 мм), вермикулит (200 кг/м, ≤0,25 мм), 10 мас.% активированной глины латненской ЛТ-1 по ТУ 14-3-8-152-75, с содержанием АlO до 37 мас.%. Фосфатно-шамотную суспензию приготавливают с помощью электроинструмента - миксера (см. состав 2) на основе водного раствора АХФС плотностью 1,36-1,38 г/см, из расчета 10 г шамота фракции 0,125-0 мм на 1 л раствора. Сухую смесь и суспензию используют при торкретировании тепловых агрегатов путем смешения и нанесения с помощью торкрет-установки.
3
3
3
2
3
Для приготовления состава 40 используют электрокорунд фракции ≤2 мм, перлит (насыпная плотность 200 кг/м, фракция ≤0,5 мм), вермикулит (200 кг/м, ≤0,5 мм) и активированную перлито-вермикулитовую добавку (см. состав 30) в количестве 2,5 мас.% к перлито-вермикулитовой смеси. Фосфатно-корундовую суспензию приготавливают на основе водного раствора АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см с включением 10 мас.% корунда фракции 0,125-0 мм, содержащей 5 мас.% активированных частиц с удельной поверхностью 5000 г/см. Весовое соотношение перлит:вермикулит = 1:1. Состав используют при изготовлении виброформованных теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 1300±30 кг/м.
3
3
3
Для состава 41 приготавливают шихту в виде смеси, включающей шамотный мертель тонкого помола ШТ-1, перлит (насыпная плотность 150 кг/м, фракция ≤0,125 мм), вермикулит (150 кг/м, ≤ 0,125 мм) и активированную перлито-вермикулитовую добавку (см. состав 30) в количестве 10 мас.% к перлито-вермикулитовой смеси. Фосфатно-мертелевая суспензия на основе АБФК плотностью 1,5-1,55 г/см включает 10 мас.% мертеля ШТ-1 фракции 0,088-0 мм. Весовое соотношение перлит:вермикулит = 1:1. Состав используют при изготовлении кладочных растворов и заполнителей швов между штучными теплоизоляционными изделиями.
3
Состав 42 приготавливают по схемам, аналогичным для составов 13, 14, 27, и используют при изготовлении бетонов, мертелей и формованных конструкционно-теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 1600±50 кг/м.
3
3
3
3
Используют шамот (насыпная плотность 1460 кг/м, фракция ≤2,5 мм), перлит (250 кг/м, ≤0,25 мм), вермикулит (200 кг/м, ≤0,25 мм) и активированную перлито-вермикулитовую добавку (см. состав 30) в количестве 6-7 мас.% к перлито-вермикулитовой смеси. Фосфатно-шамотная суспензия на основе водного раствора АХФС плотностью 1,44-1,45 г/см включает 10 мас.% шамота фракции ≤0,125 мм. Весовое соотношение перлит:вермикулит = 0,85-0,9:1.
3
Составы 43, 44 приготавливают по схемам, аналогичным для составов 15, 16, 28, 29, и используют при изготовлении бетонов, мертелей, шликеров и формованных конструкционно-теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью 1900±100 кг/м.
3
3
3
2
Для приготовления состава 43 используют электрокорунд с зерном №100 (1,6-2 мм), перлит (насыпная плотность 250 кг/м, фракция ≤0,25 мм), вермикулит (200 кг/м, ≤0,25 мм), 10 мас.% активированного каолина (см. состав 4) и активированную перлито-вермикулитовую добавку (см. состав 30) в количестве 8-8,5 мас.% к перлито-вермикулитовой смеси. Фосфатно-корундовую суспензию приготавливают на основе водного раствора АХФС плотностью 1,5-1,55 г/см с включением 10 мас.% корунда фракции 0,125-0 мм, содержащей 10 мас.% активированных частиц с удельной поверхностью 6000 г/см. Весовое соотношение перлит:вермикулит = 1,25:1.
3
3
3
Для состава 44 приготавливают шихту в виде смеси, включающей высокоглиноземистый мертель тонкого помола ВТ-1, перлит (насыпная плотность 250 кг/м, фракция ≤0,125 мм) и вермикулит (200 кг/м, ≤0,125 мм). Фосфатно-мертелевая суспензия на основе АБФК плотностью 1,44-1,45 г/см включает 10-12 мас.% мертеля ВТ-1 фракции 0,088-0 мм. Весовое соотношение перлит:вермикулит = 1,25:1. Состав используют при изготовлении шликеров для литья в формы.
3
Из примеров осуществления и данных, приведенных в таблицах 1 и 2, следует, что в сравнении с прототипом из предлагаемой массы могут быть приготовлены составы, которые могут использоваться не только в качестве неформованных материалов, но и при изготовлении формованных огнеупорных теплоизоляционных изделий с кажущейся плотностью от 300 до 2000 кг/м. Использование фосфатной суспензии с тонкодисперсными, в том числе активированными частицами огнеупорного наполнителя повышает равномерность распределения связующего в объеме смесей, дает возможность получать материалы с равномерной пористой структурой, характеризующиеся в сравнении с известными пониженными на 15-20% значениями теплопроводности и водопоглощения, при обеспечении требуемых эксплуатационных характеристик по прочности, ресурсу и объемным изменениям в службе. Это позволяет снижать вес футеровок и теплоизоляции в тепловых агрегатах, уменьшать в них тепловые потери и расход топлива. За счет механохимической активации небольших по массе компонентов шихты обеспечивается более быстрое отверждение материалов и сформованных изделий при нормальной температуре, что позволяет упростить их транспортировку, снизить энергетические и временные затраты при сушке. Для изготовления из предлагаемой массы огнеупорных теплоизоляционных изделий различной конфигурации может использоваться стандартное смесительное, измельчительное и вибропрессовое оборудование, широко применяемое в промышленности строительных изделий.
Таблица 1
Составы для изготовления 1 м<sup>3</sup> материалов и изделий (по сухим)
№ состава
Фосфатная связка, кг
Шихта (компоненты), кг
Кажущаяся плотность, кг/м<sup>3</sup>
На основе суспензии с АБФК
На основе суспензии с АХФС
1
2
3
4
5
Составы типа Ax+By
1.
120
(ш)40+(п)140
300
2.
110
(гнз)70+(п)120
300
3.
130
(ш) 60+(п)160+(га)1
350
4.
135
(кор)60+(п)200+(па)5+(га)1
400
5.
130
(крм)220+(п)50
400
6.
130
(крм)170+(п)100+(га)3
400
7.
135
(кир)130+(п)135+(га)2,5
400
8.
145
(ш)285+(п)155+(па)15
600
9.
160
(кир)210+(п)230
600
Продолжение табл.1
1
2
3
4
5
10.
160
(кор)520+(п)200+(па)20
900
11.
170
(крм)600+(п)130
900
12.
210
(ш)990+(п)100
1300
13.
245
(шк)1230+(п)70+(па)5+(га)50
1600
14.
245
(ш)1250+(п)50+(па)5+(га)50
1600
15.
330
(кор)1475+(п)75+(га)145
2000
16.
370
(ш)1400+(п)90+(га)140
2000
Составы типа Ах+В*у
17.
115
(кор)55+(в)130
300
18.
120
(газ) 90+(в)140
350
19.
120
(ш)105+(в)190+(ва)15
400
20.
110
(крм)240+(в)50
400
Продолжение табл.1
1
2
3
4
5
21.
150
(кир)235+(в)210+(га)5
600
22.
160
(крм)420+(в)120
700
23.
160
(кор)420+(в)200+(ва)10+(га)10
800
24.
180
(ш)520+(в)200
900
25.
190
(кир)740+(в)150+(га)20
1100
26.
200
(ш)1000+(в)100
1300
27.
230
(кор)1230+(в)130+(ва)10
1600
28.
350
(кор)1400+(в)110+(га)140
2000
29.
350
(ш)1400+(в)110+(га)140
2000
Составы типа Ax+(B<sub>4</sub>-y<sub>1</sub>+В*<sub>2.5</sub>-y<sub>2</sub>)
30.
110
(ш)40+[(п)100+(в)40]+(пва)10
300
31.
115
(кор)55+[(п)100+(в)30]
300
Продолжение табл.1
1
2
3
4
5
32.
130
(крм)175+[(п)60+(в)35]
400
33.
130
(гнз)90+[(п)50+(в)120]+(пва)10
400
34.
140
(кир)110+[(п)85+(в)65]+(га)1,5
400
35.
150
(ш)265+[(п)65+(в)100]+(пва)15+(га)6,5
600
36.
150
(кор)325+[(п)50+(в)75]
600
37.
180
(кор)535+[(п)50+(в)100]+(пва)15+(га)20
900
38.
230
(гнз)760+[(п)50+(в)50]+(пва)10
1100
39.
200
(ш)920+[(п)45+(в)45]+(га)90
1300
40.
200
(кор)800+[(п)140+(в)140]+(пва)20
1300
41.
290
(мер)900+[(п)50+(в)50]+(пва)10
1300
42.
240
(ш)1200+[(п)70+(в)80]+(пва)10
1600
Продолжение табл.1
1
2
3
4
5
43.
350
(кор) 1325+[(п) 100+(в)80]+(пва)15+(га) 130
2000
44.
380
(мер) 1440+[(п) 100+(в)80]
2000
Условные обозначения: (ш) - шамот, (п) - перлит, (гнз) - глинозем, (га) - глина активированная, (кор) - корунд, (па) - перлит активированный, (крм) - керамзит, (кир) - кирпичный бой, (шк) - шамот каолиновый, (в) - вермикулит, (ва) - вермикулит активированный, (пва) - перлито-вермикулитовая смесь активированная,(мер) - мертель.
Таблица 2
Свойства материалов
Номера составов
Образцы в сухом состоянии
Кажущаяся плотность, кг/см<sup>3</sup>
Предел прочности при сжатии, Н/мм<sup>2</sup>
Теплопроводность, Вт/м·К, при средней температуре (600±25)°С
Термостойкость, циклы (не менее)
Остаточное изменение размеров, % (при температуре службы, °С)
1
2
3
4
5
6
Составы типа Ax+By
1, 2
300
1,0; 1,3
0,16
10
<2; <2 (900°С)
3
350
1,4
0,17
<1,5 (900°С)
4, 5, 6, 7
400
2,5; 2,0; 2,2; 1,8
0,15; 0,21; 0,22; 0,2
(800°С - воздух)
<1; <2,5; <2; <2,5 (950°С)
8,9
600
3,2; 2,8
0,3; 0,28
<1; <2,5 (1000°С)
10, 11
900
5,2; 4,6
0,5; 0,46
<1; <2,5 (1000°С)
12
1300
7,5
0,62
<1 (1050°С)
13, 14
1600
14; 12
0,84; 0,82
10
<1; <1 (1050°С)
(800°С - вода)
15, 16
2000
21; 18
1,2;1,1
<1; <1 (1100°С)
Продолжение табл.2
1
2
3
4
5
6
Составы типа Ах+В*у
17
300
1,2
0,2
10 (800°С - воздух)
<2 (900°С)
18
350
1,6
0,21
<1,5 (900°С)
19, 20
400
1,8; 2,4
0,20; 0,24
<1,5; <2 (900°С)
21
600
3,0
0,28
<2 (900°С)
22
700
3,5
0,33
<2,5 (900°С)
23
800
5,2
0,4
<1 (950°С)
24
900
6,0
0,52
<2 (950°С)
25
1100
7,2
0,58
<2,5 (950°С)
26
1300
8,6
0,63
<1,5 (950°С)
27
1600
15
0,85
10 (800°С - вода)
<1 (1000°С)
28, 29
2000
22; 21
1,3; 1,2
<1 (1100°С) <1 (1000°С)
Составы типа Аx+(B<sub>4</sub>-y<sub>1</sub>+B*<sub>2.5</sub>-y<sub>2</sub>)
30, 31
300
1,1; 1,2
0,19; 0,20
10 (800°С - воздух)
<2; <2 (900°С)
32, 33, 34
400
2,1; 1,8;
0,22; 0,2
<2; <1,5; <2 (900°С)
35, 36
600
3,3; 3,4
0,31; 0,32
<1,5; <1 (950°С)
37
900
6,4
0,52
<1 (950°С)
38
1100
5,8
0,50
<1 (950°С)
39, 40, 41
1300
4,2; 8; 6,5
0,44; 0,64; 0,5
<1 (950°С)
42
1600
16
0,86
10 (800°С - вода)
<1 (1000°С)
43, 44
2000
24; 10,0
1,4; 1,2
<1 (1100°С)