ЛЕГКОВЕСНЫЙ ОГНЕУПОР Российский патент 2004 года по МПК C04B35/10 C04B38/06 

Изобретение относится к 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 теплоизоляционные огнеупорные материалы [Огнеупоры для промышленных агрегатов и топок. Справочник/ Под ред. И.Д.Кащеева. - М.: Интермет Инжиниринг, 2000, с.548, 555].

Известен материал для пористых изделий, включающий, мас.%: монофракционный электрокорунд 80-90, легкоплавкий компонент магниевый монтмориллонит 10-20, ортофосфорную кислоту 6 (сверх 100), воду 2 (сверх 100) [А.с. СССР 1175924. Способ изготовления пористых изделий для рафинирования расплавленного металла. А.И.Снегирев и др. Заявл. 21.03.1984. Опубл. 30.08.1985. Б.И. №32]. Однако вследствие введения легкоплавкого компонента резко снижается огнеупорность материала, что сужает область его применения. Кроме того, изделия из этого материала имеют очень низкую прочность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по вещественному составу материала, т.е. прототипом является теплоизоляционный огнеупорный материал для двухслойных плит, имеющий состав, мас.%: оксид алюминия 60-90, мука до 5, силикат натрия в качестве связующего 4-10 [Патент Великобритании №1115435. Production of Slabs for use in the Lining of Hot Tops and the Heads of Ingot Moulds. Опубл. 29.05.1968.] Недостатком прототипа является использование в качестве вяжущего силиката натрия, являющегося плавнем, сильно понижающим огнеупорность материала. Материал не подвергается обжигу, а значит, в нем не формируется прочная структура; введенная мука выгорает не в процессе изготовления изделий, а при их эксплуатации, что приводит к полному разрушению теплоизоляционного покрытия. Кроме того, материал прототипа имеет повышенную кажущуюся плотность и невысокую теплоизоляционную способность из-за высокой теплопроводности.

Сущность изобретени

Изобретательская задача состояла в разработке теплоизоляционного огнеупорного материала на основе корунда с более высокой прочностью и пониженной теплопроводностью и кажущейся плотностью.

Поставленная задача решена путем создания теплоизоляционного огнеупорного материала следующего состава, мас.%:

Корунд, модифицированный механоактивацией

в водно-фосфатной среде 85,5-88,1

Мука 3,1-5,9

Лигносульфонат технический (ЛСТ) 8,6-8,8

Таким образом, заявленный теплоизоляционный огнеупорный материал отличается от прототипа тем, что он в качестве заполнителя на основе оксида алюминия содержит корунд, модифицированный механической активацией в водно-фосфатной среде. Ранее корунд, модифицированный механоактивацией в присутствии фосфат-ионов, не применялся в составах теплоизоляционных огнеупоров.

Применяемый в составе материала корунд соответствует ГОСТ 30559-98; ортофосфорная кислота - ГОСТ 10678-76; мука пшеничная - ГОСТ 26574-85; лигносульфонат технический (ЛСТ) - ТУ 13-0281036-05-89.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. В вибрационной мельнице в течение 40 мин проводят механохимическую обработку корунда (удельная поверхность 600 м²/кг) с ортофосфорной кислотой (плотность 1190 кг/м³). Соотношение по массе материал: шары: ортофосфорная кислота соответствовало 1:5:1. Затем суспензию промывают до полного отделения непрореагировавшей кислоты и отфильтровывают на воронке Бюхнера; осадок с фильтра высушивают.

К 200 г (87,0 мас.%) корунда, модифицированного фосфат-ионами, добавляют 10 г (4,3 мас.%) муки и 20 г (8,7 мас.%) 50%-ного раствора лет.

Из полученной массы методом полусухого вибропрессования при удельном давлении 0,05 МПа (0,5 кгс/см²) изготавливают образцы размером 60 х 40 мм. После сушки образцы обжигают со следующими выдержками: при 100°С - в течение 30 мин; при 200°С-60 мин; при 300°С-30 мин; при 500 и 1400°С - в течение 60 мин.

Определение прочности проводят согласно известной методике [Практикум по технологии керамики и огнеупоров/ Под ред. Д.Н.Полубояринова и Р.Я.Попильского. - М.: Стройиздат, 1972, с.191], кажущуюся плотность - по ГОСТ 24468-80, 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, а также снизить теплопроводность и кажущуюся плотность теплоизоляционного огнеупорного материала по сравнению с прототипом. Дополнительным преимуществом предлагаемого материала является его пониженная истираемость (в 1,8 раза).

Изобретение относится к огнеупорным материалам и может быть использовано в различных областях техники для футеровки и теплоизоляции тепловых агрегатов, работающих при высоких температурах.Легковесный огнеупор имеет следующий состав, мас.%: корунд, модифицированный фосфат-ионами 85,5-88,1, мука 3,1-5,9, лигносульфонат технический 8,6-8,8. Изобретение позволяет существенно повысить прочность, а также снизить теплопроводность и кажущуюся плотность теплоизоляционного огнеупорного материала. Дополнительным преимуществом предлагаемого материала является его пониженная истираемость. 1 табл.

Легковесный огнеупорный материал, включающий наполнитель на основе оксида алюминия, муку и связующее, отличающийся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя он содержит корунд, модифицированный фосфат-ионами в результате механохимической обработки ортофосфорной кислотой в вибрационной мельнице, при соотношении по массе материал:шары:ортофосфорная кислота 1:5:1, а в качестве связующего лигносульфонат технический, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Указанный корунд 85,5-88,1

Мука 3,1-5,9

Лигносульфонат технический 8,6-8,8