Легковесный огнеупор

Легковесный огнеупор

Реферат

Область техники

Изобретение относится к легковесным теплоизоляционным огнеупорным материалам и может быть использовано в различных областях техники для теплоизоляции и футеровки тепловых агрегатов, работающих при высоких температурах.

Уровень техники

На основе корунда можно получать качественные легковесные теплоизоляционные огнеупорные материалы.

Предложен состав жаростойкого бетона, включающий, мас.%: электрокорунд 85-97; гидравлическое вяжущее - глиноземистый цемент с 4% керамической пластифицирующей добавкой на основе глины, каолина или бентонита - 2-15; диспергирующий агент (фосфат, ЛСТ) - до 1%; стабилизирующая добавка из группы хроматов или соединений хрома, например Н₂CrO₄, - до 3% [Пат. 80287, Румыния. Композиция для огнеупорного бетона. Teoreanu I., Angelescu N., Dragomir С.Заявл. 22.08.1980. Опубл. 30.11.1982]. Однако такой бетон является плотным, не пригодным для использования в качестве теплоизоляционного легковесного материала. Кроме того, соединения Cr(VI) высокотоксичны, что ограничивает возможности их использования в производстве и эксплуатации огнеупоров.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, т.е. прототипом, является легковесный огнеупор следующего состава, мас.%: корунд, модифицированный фосфат-ионами в результате механохимической обработки ортофосфорной кислотой в вибрационной мельнице, при соотношении по массе материал: шары: ортофосфорная кислота 1:5:1, 85,5-88,1, мука 3,1-5,9, лигносульфонат технический 8,6-8,8 [Патент РФ №2231506. Легковесный огнеупор. Комлев В.Г. и др. Заявл.03.01.2002. Опубл.27.06.2004. Бюл. №18].

Недостатками прототипа являются невысокая прочность материала для изготовления изделий конструкционно-теплоизоляционного назначения, повышенные теплопроводность и температура обжига. Кроме того, прототип предложено получать путем механохимической обработки корунда в одном типе активатора - вибрационной мельнице.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в разработке легковесного огнеупора на основе корунда с более высокой прочностью и пониженными теплопроводностью и температурой обжига, который можно получать путем механоактивации в различных типах активаторов.

Поставленная задача решена путем создания легковесного огнеупора, содержащего корунд, модифицированный фосфат-ионами в результате механохимической обработки ортофосфорной кислотой, пшеничную муку и лигносульфонат технический, причем он содержит корунд, модифицированный одновременно фосфат-ионами и молибденовым или вольфрамовым ангидридом или сответствующей кислотой, взятыми в количестве 0,1÷1,0%, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%:

указанный корунд	83,9÷88,8;
мука	2,5÷7,5;
лигносульфонат технический	8,6÷8,8.

Таким образом, заявленный легковесный огнеупор отличается от прототипа тем, что он содержит корунд, дополнительно модифицированный нерастворимой кислотной добавкой, представляющей собой молибденовый или вольфрамовый ангидрид или сответствующую кислоту, взятой в количестве 0,1÷1,0%. Ранее нерастворимые кислотные добавки такого типа не применялись в составах легковесных огнеупоров для повышения прочности и понижения теплопроводности и температуры обжига.

Применяемый в составе материала корунд соответствует ГОСТ 30559-98; ортофосфорная кислота - ГОСТ 10678-76; молибденовый ангидрид МоО₃ - ТУ 6-09-4471-77; вольфрамовый ангидрид WO₃ - ТУ 6-09-397-75; молибденовая кислота Н₂MoO₄ - ТУ 6-09-2154-77; вольфрамовая кислота H₂WO₄ - ТУ 6-09-1966-77; мука пшеничная - ГОСТ 26574-85; лигносульфонат технический (ЛСТ) - ТУ 13-0281036-05-89.

Корунд имел удельную поверхность 600 м²/кг. Ортофосфорная кислота имела плотность 1190 кг/м³.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. В шаровой мельнице в течение 2 ч проводят механохимическую обработку корунда с ортофосфорной кислотой, взятых в равном количестве, в присутствии 0,1% МоО₃. Суспензию отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают; осадок с фильтра высушивают. К 200 г (86,3 мас.%) корунда, модифицированного фосфат-ионами и молибденовым ангидридом, добавляют 11,5 г (5 мас.%) муки пшеничной и 20 г (8,7 мас.%) 50%-ного раствора ЛСТ.

Из полученной массы методом полусухого вибропрессования при удельном давлении 0,05 МПа (0,5 кгс/см²) изготавливают образцы размером 60×40 мм. Образцы высушивают и обжигают со следующими выдержками: при 100°С - в течение 30 мин; при 200°С - 60 мин; при 300°С - 30 мин; при 500 и 1300°С - в течение 60 мин.

Определение прочности проводят по известной методике [Практикум по технологии керамики и огнеупоров / Под ред. Д.Н. Полубояринова и Р.Я Попильского. - М.: Стройиздат, 1972, с.191], теплопроводность - по ГОСТ 12170-85.

Примеры с другими соотношениями ингредиентов и результаты испытаний представлены в таблице.

Как следует из экспериментальных данных, представленных в таблице, использование ингредиентов в заявленных соотношениях позволяет существенно повысить прочность (в 1,3÷2 раза), а также снизить теплопроводность на 7-10% и температуру обжига легковесного огнеупорного материала на 100° по сравнению с прототипом. Дополнительным преимуществом является возможность модифицирования корунда в различных типах активаторов - шаровой, вибрационной и планетарной мельницах.

ТаблицаУсловия получения, состав и технические свойства легковесного огнеупора
№ п/п	Вид мельницы	Состав, мас. %	Температура обжига, °С	Свойства
Корунд модифицированный	Мука	ЛСТ	Предел прочности при сжатии, МПа	Теплопроводность, Вт/(м.К)
1	Шаровая	86,3	МоО3-0,1	5	8,7	1300	38	0,71
2	Планетарная	86,2	МоО3-1,0	5	8,8	40	0,68
3	Вибрационная	86,4	WO3-0,1	5	8,6	42	0,69
4	Шаровая	88,2	WO3-1,0	3	8,8	46	0,68
5	Планетарная	83,9	H2MoO4-0,1	7,5	8,6	32	0,69
6	Шаровая	88,3	Н2MoO4-1,0	3	8,7	47	0,69
7	Шаровая	88,8	H2WO4-0,1	2,5	8,7	50	0,69
8	Вибрационная	85,2	H2WO4-1,0	6	8,8	42	0,70
Прототип	Вибрационная	88,1	-	3,1	8,8	14001300	3224	0,740,76

Легковесный огнеупор, содержащий корунд, модифицированный фосфат-ионами в результате механохимической обработки ортофосфорной кислотой, пшеничную муку и лигносульфонат технический, отличающийся тем, что он содержит корунд, модифицированный одновременно фосфат-ионами и молибденовым или вольфрамовым ангидридом или соответствующей кислотой, взятыми в количестве 0,1-1,0%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный корунд	83,9-88,8
Мука пшеничная	2,5-7,5
Лигносульфонат технический	8,6-8,8