ЛЕГКОВЕСНЫЙ ОГНЕУПОР Российский патент 2006 года по МПК C04B35/103 C04B38/06 

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 корунд83,9÷88,8;мука2,5÷7,5;лигносульфонат технический8,6÷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.

Таблица
Условия получения, состав и технические свойства легковесного огнеупора№ п/пВид мельницыСостав, мас. %Температура обжига, °ССвойстваКорунд модифицированныйМукаЛСТПредел прочности при сжатии, МПаТеплопроводность, Вт/(м.К)1Шаровая86,3МоО₃-0,158,71300380,712Планетарная86,2МоО₃-1,058,8400,683Вибрационная86,4WO₃-0,158,6420,694Шаровая88,2WO₃-1,038,8460,685Планетарная83,9H₂MoO₄-0,17,58,6320,696Шаровая88,3Н₂MoO₄-1,038,7470,697Шаровая88,8H₂WO₄-0,12,58,7500,698Вибрационная85,2H₂WO₄-1,068,8420,70ПрототипВибрационная88,1-3,18,81400
130032
240,74
0,76

Изобретение относится к легковесным теплоизоляционным огнеупорным материалам. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, снижение теплопроводности и температуры обжига легковесного огнеупора на основе корунда. Технический результат достигается путем создания легковесного огнеупора, содержащего корунд, модифицированный 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. 1 табл.

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 корунд83,9-88,8Мука пшеничная2,5-7,5Лигносульфонат технический8,6-8,8