Спосіб виготовлення легковагих керамічних виробів

Реферат: Винахід належить до вогнетривкої галузі промисловості та може бути використаний для теплоізоляції промислових печей та інших теплових агрегатів, які застосовуються у металургії, енергетиці, машинобудуванні та нафтохімічній промисловості. Спосіб, за яким готують суспензію вогнетривкого матеріалу з глини, каоліну, шамоту з різним вмістом Аl2О3, дистенсиліманітового концентрату, глинозему, корунду, муліту, циркону або діоксиду цирконію, або їх комбінації, у суспензію вводять мінеральне гідратаційне в'яжуче при співвідношенні вогнетривкий матеріал : в'яжуче від 0,8:1 до 5:1, мінеральне гідратаційне в'яжуче додатково змішують з водою протягом 0,5-1,0 хвилини, вводять суміш в'яжучого і води у суспензію вогнетривкого матеріалу, гомогенізують масу 0,5-1,0 хвилини, формують вироби, сушать їх та випалювання здійснюють з ізотермічною витримкою протягом 4 годин за температури 1100 °C. Спосіб забезпечує створення міцних теплоізоляційних виробів зі зниженою теплопровідністю. UA 106375 C2 (12) UA 106375 C2 UA 106375 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до вогнетривкої галузі промисловості та може бути використаний для теплоізоляції промислових печей та інших теплових агрегатів, які застосовуються у металургії, енергетиці, машинобудуванні та нафтохімічній промисловості. Відомо про спосіб виготовлення легкого керамічного матеріалу, який полягає у тому, що у суспензію вогнетривкого матеріалу уводиться пороутворювальний матеріал та матеріал, який зв'язує воду, суміш гомогенізується, формуються вироби, висушуються та випалюються [Заявка 6 ФРН 19637977, МКІ С04В 38/06 від 26.03.98]. Недоліком даного способу є повільне тужавіння відлитих виробів, що знижує продуктивність процесу, недостатня міцність і надто висока теплопровідність виробів, а також дорожнеча виробів за рахунок застосування як пороутворювача полістиролу, що обмежує сфери застосування. Найбільш близьким за технічною суттю та технічним результатом до запропонованого винаходу є спосіб виготовлення легковагих керамічних виробів, за яким у суспензію глини, каоліну, шамоту з різним вмістом Аl2О3, дистенсиліманітового концентрату, глинозему, корунду, муліту, циркону або діоксиду цирконію, або їх комбінації вводять мінеральне гідратаційне в'яжуче при співвідношенні вогнетривкий матеріал: в'яжуче від 0,8:1 до 5:1, змішування суспензії вогнетривкого матеріалу та в'яжучого здійснюють протягом 0,5-1,5 хвилин, формують вироби, 7 сушать їх та випалюють [Пат. 70374 Україна, МПК С04В 38/06 від 15.10.2004]. Однак недоліком даного способу є недостатня міцність і висока теплопровідність отриманих за цим способом легковагих виробів. В основу винаходу поставлено задачу розробки способу виготовлення керамічного легковагого матеріалу, в якому мінеральне гідратаційне в'яжуче змішують додатково з водою протягом 0,5-1,0 хвилин, вводять суміш в'яжучого і води у суспензію вогнетривкого матеріалу, гомогенізують масу 0,5-1,0 хвилин та випалювання здійснюють ступінчасте з ізотермічною витримкою протягом 4 годин за температури 1100 °C, що забезпечує отримання мікропористої структури виробів та сприяє підвищенню міцності та зниженню теплопровідності виробів, що у свою чергу знижує витрати палива у теплових агрегатах. Поставлена задача вирішується тим, що: Спосіб виготовлення легковагих керамічних виробів, за яким у суспензію глини, каоліну, шамоту з різним вмістом Аl2О3, дистенсиліманітового концентрату, глинозему, корунду, муліту, циркону або діоксиду цирконію, або їх комбінації вводять мінеральне гідратаційне в'яжуче при співвідношенні - вогнетривкий матеріал: в'яжуче від 0,8:1 до 5:1, формують вироби, сушать їх та випалюють, відповідно до винаходу, мінеральне гідратаційне в'яжуче змішують додатково з водою протягом 0,5-1,0 хвилини, вводять суміш в'яжучого і води у суспензію вогнетривкого матеріалу, гомогенізують масу 0,5-1,0 хвилин та випалювання здійснюють з ізотермічною витримкою протягом 4 годин за температури 1100 °C. Суттєвою відміною запропонованого способу є те, що введення мінерального гідратаційного в'яжучого, яке додатково змішане з водою, дозволяє отримувати сирець з рівномірною структурою і, незважаючи на деяке уповільнення гідратації в'яжучого, більшої міцності. Під час твердіння здійснюється зрощування дрібних кристалогідратів між собою, що призводить до підвищення міцності виробів, яка залишається високою і після сушіння. Видалення води із затверділого матеріалу сирцю під час сушіння, дегідратація мінерального в'яжучого, взаємодія компонентів з утворенням кристалів нових сполук під час випалювання з ізотермічною витримкою 4 години за температури 1100 °C забезпечує створення характерної структури легковагих виробів з високою пористістю, яка складає до 90 %, та з переважним розміром пор 13 мкм. Дрібнопориста структура забезпечує зниження теплопровідності отриманих вогнетривів і підвищення міцності виробів. В лабораторії та на дослідному виробництві ПАТ "УКРНДІВ ІМЕНІ А.С. БЕРЕЖНОГО" за запропонованим винаходом і прототипом було виготовлено зразки керамічного легковагого матеріалу наступним чином. Готували суспензію вогнетривкого матеріалу, наприклад, тонкомеленого глинозему у воді з вмістом твердих речовин 60-72 %. Потім мінеральне гідратаційне в'яжуче змішували з водою, перемішували протягом 0,5-1,0 хвилини, отриману суміш в'яжучого і води вводили у суспензію вогнетривкого матеріалу у співвідношенні (на суху речовину) - вогнетривкий матеріал: добавка від 0,8:1 до 5:1 і масу гомогенізували 0,5-1,0 хвилин. Готову масу розливали у форми та після тужавіння відлиті вироби виймали із форм, висушували та випалювали з ізотермічною витримкою протягом 4 годин за температури 1100 °C. Винахід ілюструється прикладами, які наведено у таблиці. 1 UA 106375 C2 5 10 З аналізу даних таблиці можна зробити висновок, що керамічний легковагий матеріал, який виготовлений за винаходом у порівнянні з прототипом має в середньому в 1,4 разу більшу міцність і у 1,3 разу меншу теплопровідність. Таким чином, запропонований спосіб виготовлення легковагих керамічних виробів дозволяє отримувати вогнетривкі легковагі вироби будь-якої конфігурації з високими показниками міцності та зменшеною теплопровідністю, що дозволить широко застосовувати його як ефективну теплову ізоляцію. Виробництво вогнетривких виробів запропонованим способом забезпечить підвищення надійності футеровок, дозволить знизити витрати вогнетривів на кладку та суттєво зменшити теплові втрати через футерівку промислових печей та інших теплових агрегатів. Таблиця Спосіб виготовлення легковагих керамічних виробів та їх властивості Приклади за запропонований прототипом Найменування показників І. Найменування параметрів способу: 1. Приготування суспензії вогнетривкого матеріалу (глина, каолін, шамот з різним вмістом Аl2О3, дистенсиліманітовий концентрат, глинозем, корунд, муліт, циркон або діоксид цирконію, або їх комбінація) 2. Змішування мінерального гідратаційного в'яжучого з водою 0,5-1,0 хв. 3. Введення у суспензію добавки мінерального гідравлічного в'яжучого у співвідношенні - вогнетривкий матеріал: добавка від 0,8:1 до 5:1: сухе в'яжуче cуміш в'яжучого і води 4. Гомогенізація суміші суспензії вогнетривкого матеріалу і добавки: 0,5-1,5 хв. 0,5-1,0 хв. 6. Формування виробів 7. Сушіння виробів 8. Випалювання виробів: без ізотермічної витримки з ізотермічною витримкою протягом 4 годин за температури 1100 °C II. Властивості керамічних матеріалів: 1. Уявна щільність, г/см 2. Теплопровідність при tCP=650 °C, Вт/(м∙К) 3. Міцність при стисненні, МПа 4. Температура служби, °C + + + + + + + + + + + + + 0,8-1,2 0,25-0,33 9,6-12,8 1600 0,7-1,0 0,21-0,23 14,2-16,3 1600 Випуск вогнетривких легковагих виробів запропонованим способом дослідному виробництві ПАТ "УКРНДІВ ІМЕНІ А.С. БЕРЕЖНОГО" у 2012 році. планується на 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 Спосіб виготовлення легковагих керамічних виробів, за яким готують суспензію вогнетривкого матеріалу з глини, каоліну, шамоту з різним вмістом Аl2О3, дистенсиліманітового концентрату, глинозему, корунду, муліту, циркону або діоксиду цирконію, або їх комбінації, у суспензію вводять мінеральне гідратаційне в'яжуче при співвідношенні - вогнетривкий матеріал : в'яжуче від 0,8:1 до 5:1, формують вироби, сушать їх та випалюють, який відрізняється тим, що мінеральне гідратаційне в'яжуче додатково змішують з водою протягом 0,5-1,0 хвилини, вводять суміш в'яжучого і води у суспензію вогнетривкого матеріалу, гомогенізують масу протягом 0,5-1,0 хвилини та випалювання здійснюють з ізотермічною витримкою протягом 4 годин за температури 1100 °C. 2 UA 106375 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3