ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ МАССА Российский патент 1996 года по МПК C04B14/18 C04B35/80 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству волокнистых огнеупорных теплоизоляционных материалов, предназначенных для использования, например, в футеровочных слоях тепловых агрегатов, не подвергающихся воздействию агрессивных сред.

В настоящее время для высокотемпературной изоляции используют шамотокерамические, перлитокерамические, волокнистые и прочие огнеупоры.

Выпускаемые промышленностью теплоизоляционные материалы на основе каолинового волокна с небольшим содержанием (до 15%) огнеупорной глины содержат в своем составе для осаждения на волокнах глинистых частиц полиакриламид или аналогичные добавки.

Известна высокотемпературная теплоизоляционная масса, содержащая следующие компоненты, мас. каолиновое волокно 23,8-56,5; огнеупорная глина 2,0-15,0; полиакриламид 0,2-1,0; водный раствор алюмохромфосфата 17,5-35,0; тальк 10,0-40,0 [1]
Применение полиакриламида объясняется тем, что в силу своих структурных особенностей, огнеупорные глины не могут служить эффективным связующим для волокнистых материалов и применяются с добавкой веществ, способствующих осаждению глины на волокнах.

Недостатком этой массы является многокомпонентность и сравнительно повышенные плотность и теплопроводность.

Известна смесь для изготовления теплоизоляции высокотемпературных зон воздухонагревателей, включающая каолиновое волокно и Часов-Ярскую (каолинитовую) глину в количестве соответственно 75 и 25 мас. [2]
Изделия, изготовленные из этой смеси обладают значительной плотностью и теплопроводностью, так как для обеспечения прочности содержат большое количество огнеупорной глины. Кроме того, производство плит из вышеперечисленных составов организуется по принципу полива с вакуумированием или прессованием штучных изделий в формах.

Наиболее близким по составу является теплоизоляционный материал, включающий следующие компоненты, мас. штапельное керамическое волокно каолинового состава 75-86; огнеупорная глина 14-25 [3]
Недостатком этого состава является повышенная плотность и теплопроводность и невозможность применения конвейерной технологии производства непрерывного ковра теплоизоляционного материала из-за низкой прочности сырца.

Для получения эффективных высокотемпературных теплоизоляционных изделий с применением для их производства конвейерной технологии, обладающих пониженными плотностью и теплопроводностью, теплоизоляционная масса содержит каолиновое волокно и огнеупорную глину в виде седиментационно устойчивой водной дисперсии каолинитового коллоида при следующем соотношении компонентов, мас; Каолиновое волокно 88-95 Каолинитовый кол- лоид (на сухое) 5-12
Седиментационно устойчивая водная дисперсия каолинитовой глины позволяет отказаться от применения полиакриламида и избежать повышенного содержания глины в теплоизоляционном материале, получаемом из непрерывно формуемого ковра. Образующийся при этом сырой глинистоволокнистый ковер обладает достаточной прочностью для прохождения по роликам сушильного агрегата без форм и поддонов.

При содержании глины более 12% затрудняется формование гидромассы, так как она с трудом поддается обезвоживанию.

Снижение содержания каолинитовой глины до величин, ниже 5% приводит к нестабильному формованию из-за нарушения устойчивости дисперсии.

Структура каолинита характеризуется прочным сочленением структурных пакетов по плоскостям спайности, поэтому при замене обменного комплекса каолинита одновалентными катионами кристаллическая структура глины изменяется на столь значительно, как в случае с бентонитовыми глинами. Ион Na⁺ оказывает слабое пептизирующее воздействие на кристаллы каолинита. После насыщения обменной емкости (очень низкой) появляются частицы размером более коллоидных. Наличие этих частиц обуславливает относительно небольшое понижение концентрации дисперсной фазы, достаточной для построения пространственной коагуляционной сетки. Поэтому получение седиментационно устойчивой дисперсии каолинита не может идти тем же путем, что и получение такой дисперсии из бентонита.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется на примерах изготовления материала.

Для экспериментальной проверки предлагаемой теплоизоляционной массы были подготовлены составы, в которых огнеупорную каолинитовую глину использовали без приготовления седиментационно устойчивой водной дисперсии и в виде такой дисперсии.

Результаты испытаний представлены в таблице.

В качестве каолинового волокна используют муллитокремнеземистое волокно (войлок) производства Северского доломитного комбината по ГОСТ 23619-79.

В качестве огнеупорной каолинитовой глины глина огнеупорная Веселовского месторождения по ГОСТ 3226-77.

Технология изготовления теплоизоляционных изделий включает приготовление седиментационно устойчивой водной каолинитовой дисперсии каолинитового коллоида, получение гидромассы, формование глинистоволокнистого ковра, резку его, термообработку сырцовых плит.

Приготовление каолинитовой дисперсии осуществляют в реакторах с мешалками и параподогревом, куда при непрерывном перемешивании подают глину после мокрого помола в шаровой мельнице.

Приготовление гидромассы осуществляют в гидроразбавителях с мешалками активаторного типа, куда подают необходимые дозы каолинитового коллоида, воды и волокна.

Формование непрерывного глинистоволокнистого ковра осуществляют на вакуум-экструзионной машине, термообработку проводят в роликовых газовых сушилках. Используют технологическую линию ВЭМ-4 САСП-1. Получают плиты 1200х93х40 (50) мм.

При изготовлении изделий из теплоизоляционной массы составов I-III, с использованием каолинитовой глины без приготовления седиментационно устойчивой дисперсии, происходит отслоение и уход в фильтрат связующего, в результате чего прочность изделий снижается на 30-40%
Изделия, полученные из предлагаемой теплоизоляционной массы, обладают пониженной плотностью и теплопроводностью при сохранении прочности.

Использование предлагаемой теплоизоляционной массы позволит получать высокотемпературные теплоизоляционные изделия по конвейерной технологии.

Использование: в производстве волокнистых огнеупорных теплоизоляционных материалов, предназначенных для использования, например, в футеровочных слоях тепловых агрегатов, не подвергающихся воздействию агрессивных сред. Сущность изобретения: с целью получения эффективных высокотемпературных теплоизоляционных изделий с применением для их производства конвейерной технологии, обладающих пониженными плотностью и теплопроводностью, теплоизоляционная масса содержит каолиновое волокно 88 - 95 мас.% и каолинитовый коллоид 5 - 12 мас.% (в пересчете на сухое вещество). 1 табл.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ МАССА, включающий каолиновое волокно и огнеупорную глину, отличающаяся тем, что в качестве огнеупорной глины она содержит каолинитовую глину в виде седиментационно-устойчивой водной дисперсии - каолинитового коллоида при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Каолиновое волокно - 88 - 95
Каолинитовый коллоид (на сухое) - 5 - 12