CS245383B1 - Způsob výroby lehčeného tepelně izolačního žárovzdorného materiálu - Google Patents

Abstract

Způsob výroby lehčeného tepelně izolačního žárovzdorného materiálu metodou lisování s použitím zrnitého aktivního uhlíku jako pórotvorné přísady. Tento materiál vzniká ve formě odpadu při výrobě povrchově aktivního uhlíku, či ve formě odpadu z rafinačních procesů využívajících povrchově aktivní uhlík. Způsob spočívá v tom, že ke směsi o složení 20 až 78 1 hmotnostních žárovzdorného materiálu, bud na bázi oxidu hlinitého, nebo korundu, nebo Sic, či jejich kombinace, 0,8 až 40 % hmotnostních žárovzdorného pojivá a 0,8 až 40 í hmotnostních roztoku dočasného pojivá se přidá 15 až 70 % hmotnostních zrnitého aktivního uhlíku a míšením se vytvoří granule vhodné pro lisování. Výhodou vytvořených granulí je to, že lze jednoduchou operací lisováním vytvářet požadované tvary bez nároků na kalibraci rozměrů a vysokých nároků na energii při sušení. Při výpalu nedochází ke vzniku toxických plynů. Vytvořené granule umožňují rovněž lisovat lehčené tepelně izolační žáruvzdorné materiály s ochrannou funkční vrstvou.

Description

Vynález se týká způsobu výroby lehčeného tepelně izolačního žárovzdorného materiálu, ve kterém vznikají póry vyhořením pórotvorného činidla v procesu tepelné úpravy.

V současné době se používá při výrobě lehčeného tepelně izolačního materiálu jako pórotvorného činidla vyhořívajících přísad - drceného korku, pilin, granulovaného polystyrénu apod. Vedle tohoto způsobu se používá metod, kde jsou póry vytvářeny chemickými přísadami, jako je peroxid vodíku, hliníkový prach, granulovaný karbamid apod., nebo zpěněním břefiky pěnotvornými látkami.

Lehčené žárovzdorné materiály se obvykle vyrábějí ze šamotových hmot, oxidu hlinitého, korundu apod. Jako pojivo se obvykle používají plastické žárovzdorné jíly nebo kaolín.

Pro zvýšení mechanické pevnosti před výpalem je přidáváno dočasné pojivo, jako je roztok dextrínu, roztok sulfitového louhu apod. Lehčené žárovzdorné materiály se mohou vyrábět v závislosti na způsobu tvorby pórů bud metodou odlévání z břečky, nebo lisováním. Nevýhoda metody z břečky spočívá v tom, že technologie je velmi produktivní, vyžaduje značné nároky na energii při sušení a technologické operace spojené s tvarováním na požadované rozměry a tvar. Výroba lehčených žárovzdornýoh materiálů lisovací metodou založená na vyhořívajících přísadách vyžaduje, aby tyto přísady byly snadno spalitelné a minimálním obsahem popelovin. Použití polystyrénu jako pórotvorné přísady vyžaduje poměrně nákladné úpravy vypalovacího zařízení, aby nedocházelo k úniku toxických spalin.

Uvedené nevýhody odstraňuje vynález, který spočívá v tom, že se jako pórotvorné činidlo použije zrnitý aktivní uhlík, vyskytující se ve formě odpadu vznikajícího při výrobě povrchově aktivního uhlíku, či ve formě odpadu z rafinačních procesů, využívajících povrchově aktivní uhlík, dále už jen zrnitý aktivní uhlík nebo směs upravených dřevěných pilin a zrnitého aktivního uhlíku.

Nový rozhodující prvek postupu výroby při použití zrnitého aktivního uhlíku spočívá v tom, že velký povrch této látky umožňuje vytvářeni povlaku tvořeného žárovzdornými plastickými i neplastickými materiály na povrchu každého zrna zrnitého aktivního uhlíku, čímž se vytvoří charakteristická obalená snadno lisovatelná směs.

Zabudováním zrnitého uhlíku do racionálního složení žárovzdorné hmoty lze vyrábět produktivní lisovací technikou zcela nové výrobky, např. vysoceporézní karbid křemíku nebo vysoceporézní výrobky z umělých korundů nebo jejich kombinace.

Zrnitý aktivní uhlík má vhodnou mechanickou pevnost, nedeformuje se tlakem při lisování (jako např. polystyrén) a vytváří tvarově výhodnou sít pórů. Získaný výlisek je již tvarově stálý i po vysušení. Při tepelné úpravě nevznikají žádné toxické látky jako např. u polystyrénu.

Vyšší účinnost této vytvářecí metody je dána při použití zrnitého aktivního uhlíku právě možností snadného lisováni na přesný tvar bez následného kalibrování, které je u metody licí břečky nutné.

Při tvorbě granulí lze postupovat i tak, že se nejdříve pórotvorné činidlo, zrnitý aktivní uhlík nebo jeho směs s pilinami, smísí s přídavkem roztoku dextrínu a pak se přidá promísená směs žárovzdorných látek. Po dokonalém obalení je provedena granulace na kovovém sítě o velikosti ok 10 mm. Takto připravená hmota se bud použije pro lisování, čímž vzniknou tvarově přesné výrobky, po usušení vhodné k výpalu, nebo se míšením vytvořená obalená směs tvarově neupravuje, pouze suší a vypaluje, čímž se získá sypký lehčený materiál nejen žárovzdorný, ale i s brusnými vlastnostmi. Připravená směs se lisuje v kovové formě tlakem 1,5 až 35 MPa.

Hmota připravená podle tohoto vynálezu umožňuje vyrábět nejen lehčené žárovzdorné tvarovky, ale i lehčené žárovzdorné tvarovky s funkční ochrannou vrstvou. V tomto případě

V se použijí dvě žárovzdorná hmoty, jedna pro tvorbu ochranné vrstvy bez pórotvorné přísady, druhá s pórotvornou přísadou připravená podle tohoto vynálezu, výpal se provádí v oxidační atmosféře při teplotách 1 350 až 1 500 °C.

Vynález je blíže vysvětlen na následujících příkladech.

Příklad 1 % hmotnostních oxidu hlinitého se smísí s 15 % hmotnostními žárovzdorného jílu a 15 % hmotnostními roztoku dextrínu (15 %) . K promísené směsi se přidá 23 % hmotnostních zrnitého aktivního uhlíku. Po obaleni zrn aktivního uhlíku žárovzdornou hmotou se směs granuluje přes kovové síto a vzniklé granule se pak lisují tlakem 20 MPa. Výlisek se suší při 105 °C a vypaluje se v oxidační atmosféře při 1 350 °C.

Příklad 2 % hmotnostních bílého korundu o velikosti zrn 0 až 2 mm, 9 % hmotnostních oxidu hlinitého, 8 % hmotnostních kaolínu se smísí za sucha a přidá se 10 % hmotnostních roztoku dextrínu (15 %). K vzniklé vlhké směsi se pak přidá 17 % hmotnostních zrnitého aktivního uhlíku a 16 % hmotnostních dřevěných pilin. Po obalení zrn aktivního uhlíku a dřevěných pilin se směs granuluje a vzniklé granule se lisují tlakem 20 MPa. Výlisek se suší při 105 °C a vypaluje se v oxidační atmosféře při 1 500 až 1 700 °C.

Příklad 3 % hmotnostních oxidu hlinitého se smísí s 10 % hmotnostními žárovzdorného jílu a 15 % hmotnostními roztoku dextrínu (15 %). K promísené směsi se přidá 48 % hmotnostních zrnitého aktivního uhlíku. Po obalení zrn aktivního uhlíku žárovzdornou hmotou se směs granuluje přes kovové síto a vzniklé granule se pak lisují tlakem 20 MPa. Výlisek se suší při 105 °C a vypaluje se v oxidační atmosféře při 1 350 °C.

Příklad

Při výrobě lehčených izolačních žárovzdorných materiálů s funkční ochrannou vrstvou se nejdříve do lisovací formy vnese žárovzdorná směs bez pórotvorné přísady (bez zrnitého aktivního uhlíku) a pak se vnesou granule připravené podle příkladu 1, 2. Následuje bud lisování tlakem 25 MPa, nebo se vnese žárovzdorná hmota druhé ochranné vrstvy a pak následuje lisování. Výlisek se po vysušení při teplotě 105 °C vypaluje v oxidační atmosféře při teplotě 1 400 °C.

Předmětné řešení spočívá v tom, že je využíváno aktivního zrnitého uhlíku pro jeho zcela odlišné fyzikálně-chemické vlastnosti oproti dosud používaným pórotvorným přísadám. Jeho mimořádně velký aktivní povrch umožňuje vytvoření filmu na zrnech aktivního uhlíku ze žárovzdorné hmoty a vytvářet dobře lisovatelné granule.

Vyšší technický účinek spočívá ve zvýšení produkce výroby o 20 až 30 % bez tvorby toxických splodin při výpalu na rozdíl od napěněného polystyrénu. Odstranění dodatečných úprav po výpalu, kalibraci, vrtání apod., nebot výrobky jsou lisovány přímo na požadovaný tvar.

Ve srovnání s výrobky vyráběnými licí metodou je při objemové hmotnosti 1,1 g/cm³ pevnost tlaku za normální teploty 5,5 MPa oproti 4,1 MPa (licí metoda) a teplota měknutí při zatížení 1 480 °C oproti 1 380 °C (licí metoda). U objemové hmotnosti 0,75 g/cm³ je pevnost v tlaku za normální teploty 1,96 MPa oproti 1,32 MPa (licí metoda) a teplota měknutí při zatíženi 1 330 °C oproti 1 200 °C (licí metoda). Koeficient tepelné vodivosti v rozmezí teplot 200 až 1 050 °C se pohybuje v rozmezí 0,22 až 0,44 Wm”³deg~¹.

Claims (3)

1. Způsob výroby lehčeného tepelně Izolačního žárovzdorného materiálu ze směsi složené z 20 až 78 % hmotnostních žárovzdorného materiálu, bud na bázi oxidu hlinitého, nebo korundu, nebo karbidu křemíku, či jejich kombinace, 0,8 až 40 % hmotnostních žárovzdorného pojivá a 0,8 až 40 % hmotnostních roztoku dextrlnu, vyznačující se tlm, že k základní směsi se přidá 15 až 70 % hmotnostních zrnitého aktivního uhlíku, směs se granuluje a pak vpraví do lisovací formy, kde se rozhrne a lisuje tlakem 20 MPa, výlisek se pak suší při vstupní teplotě 40 °C, dosušuje při teplotě 105 °C a vypaluje na teplotu 1 350 až 1 500 °C v oxidační atmosféře.

2. Způsob výroby lehčeného žárovzdorného materiálu podle bodu 1, vyznačující se tlm, že ke směsi uvedených materiálů se přidá 1 až 50 % hmotnostních dřevěných pilin.

3. Způsob výroby lehčeného žárovzdorného materiálu podle bodu 1, vyznačující se tím, že při lisování se do lisovací formy vnáší nejprve žárovzdorná hmota bez zrnitého aktivního uhlíku, která se rovnoměrně v prostoru formy rozhrne, na tuto vrstvu se přidají granule směsi s obsahem zrnitého aktivního uhlíku a následuje lisování při tlaku 25 MPa, nebo se opět přidá žárovzdorná hmota bez zrnitého aktivního uhlíku a pak teprve následuje lisováni tlakem 25 MPa.