CS245383B1

CS245383B1 - Method of expanded heat insulating refractory material production

Info

Publication number: CS245383B1
Application number: CS998783A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Barton; Milan Hanzl
Original assignee: Bohumil Barton; Milan Hanzl
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1986-09-18

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.Method of making lightweight thermal insulation refractory material by the pressing method using granular activated carbon as pore-forming additives. This material it is produced in the form of waste at the surface activated carbon, or in the form of waste surface refining processes activated carbon. The method is that to a mixture of 20 to 78% by weight refractory material, either oxide-based aluminum, or corundum, or Sic or their combinations, 0.8 to 40% by weight of refractory binders and 0.8 to 40% by weight of a temporary binder solution is added 15 to 70% by weight of granular activated carbon and mixing to form suitable granules pressing. The advantage of the formed granules is that by simple operation it can be pressed create the desired shapes without the need for calibration of dimensions and high demands on drying energy. There is no firing toxic gases. Granules formed they also allow the pressing of the expanded heat insulating refractory materials with protective functional layer.

Description

Vynález se týká způsobu výroby lehčeného tepelně izolačního žárovzdorného materiálu, ve kterém vznikají póry vyhořením pórotvorného činidla v procesu tepelné úpravy.The present invention relates to a method for producing a lightweight heat insulating refractory material in which pores are formed by the combustion of a pore-forming agent in a heat treatment process.

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.It is currently used in the production of lightweight thermal insulating material as a pore-forming agent for burning additives - crushed cork, sawdust, granulated polystyrene, etc. In addition to this method, methods are used where pores are formed by chemical additives such as hydrogen peroxide, or the like, or by foaming the flock with foaming agents.

Lehčené žárovzdorné materiály se obvykle vyrábějí ze šamotových hmot, oxidu hlinitého, korundu apod. Jako pojivo se obvykle používají plastické žárovzdorné jíly nebo kaolín.Cellular refractory materials are usually made of refractory materials, alumina, corundum, etc. Plastic refractory clays or kaolin are usually used as a binder.

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.A temporary binder, such as a dextrin solution, a sulphite liquor solution and the like, is added to increase the mechanical firing strength. Lightweight refractory materials can be produced, depending on the pore formation method, either by slurry casting or by compression. The disadvantage of the slurry method is that the technology is very productive, requiring considerable drying energy and technological operations associated with shaping to the required dimensions and shape. The production of expanded refractory materials by a pressing method based on burnt additives requires that these additives be easily combustible and have a minimum ash content. The use of polystyrene as a pore-forming additive requires a relatively expensive modification of the firing device in order to prevent the release of toxic flue gases.

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.These disadvantages are overcome by the invention which consists in using granular activated carbon as a pore-forming agent in the form of waste generated in the production of surface-active carbon or in the form of waste from refining processes using surface-active carbon, hereinafter referred to as granular active carbon. carbon or a mixture of treated sawdust and granular activated carbon.

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.A new critical element of the granular activated carbon manufacturing process is that the large surface area of the granular carbon enables the coating of refractory plastic and non-plastic materials to be formed on the surface of each granular activated carbon grain, thereby forming a characteristic encapsulated easily compressible composition.

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.By incorporating granular carbon into a rational refractory composition, novel products such as high porosity silicon carbide or high porosity artificial corundum products, or combinations thereof, can be produced by productive die technology.

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.The granular activated carbon has a suitable mechanical strength, does not deform under compression pressure (such as polystyrene) and forms a preferred mesh of pores. The obtained compact is already dimensionally stable even after drying. The heat treatment does not produce any toxic substances such as polystyrene.

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.The higher efficiency of this production method is given by the use of granular activated carbon precisely by the possibility of easy pressing to the exact shape without subsequent calibration, which is necessary in the casting slurry method.

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.The granules may also be formed by first mixing the pore-forming agent, the granular activated carbon or a mixture thereof with sawdust, with the addition of a dextrin solution, and then adding the mixed mixture of refractory materials. After perfect wrapping, granulation is performed on a metal mesh with a mesh size of 10 mm. The material thus prepared is either used for compression, thereby producing precision shaped articles, after drying suitable for firing, or the mixed coating formed is not shaped, merely dried and fired, thereby obtaining a loose lightweight material not only refractory but also with abrasive properties. The prepared mixture is pressed in metal form at a pressure of 1.5 to 35 MPa.

Hmota připravená podle tohoto vynálezu umožňuje vyrábět nejen lehčené žárovzdorné tvarovky, ale i lehčené žárovzdorné tvarovky s funkční ochrannou vrstvou. V tomto případěThe composition prepared according to the invention makes it possible to produce not only expanded refractory fittings, but also expanded refractory fittings with a functional protective layer. In this case

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.Two refractory materials are used, one for forming a protective layer without a pore-forming additive, the other with a pore-forming additive prepared according to the invention, the firing is carried out in an oxidizing atmosphere at temperatures of 1350 to 1500 ° C.

Vynález je blíže vysvětlen na následujících příkladech.The invention is illustrated by the following examples.

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.Example 1% by weight alumina is mixed with 15% by weight refractory clay and 15% by weight dextrin solution (15%). 23% by weight of granular activated carbon is added to the mixed mixture. After coating the activated carbon grains with a refractory mass, the mixture is granulated through a metal sieve and the resulting granules are then compressed at 20 MPa. The compact is dried at 105 ° C and fired in an oxidizing atmosphere at 1350 ° 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.Example 2% by weight of white corundum with a grain size of 0 to 2 mm, 9% by weight of alumina, 8% by weight of kaolin are dry blended and 10% by weight of dextrin solution (15%) is added. 17% by weight of granular activated carbon and 16% by weight of wood sawdust are then added to the resulting wet mixture. After coating the grains of activated carbon and sawdust, the mixture is granulated and the resulting granules are compressed at 20 MPa. The compact is dried at 105 ° C and fired in an oxidizing atmosphere at 1500 to 1700 ° 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.Example 3% by weight of alumina is mixed with 10% by weight of refractory clay and 15% by weight of dextrin solution (15%). 48% by weight of granular activated carbon is added to the blended mixture. After coating the activated carbon grains with a refractory mass, the mixture is granulated through a metal sieve and the resulting granules are then compressed at 20 MPa. The compact is dried at 105 ° C and fired in an oxidizing atmosphere at 1350 ° C.

PříkladExample

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.In the manufacture of lightweight insulating refractory materials having a functional protective layer, a refractory mixture without a pore-forming additive (without granular activated carbon) is first introduced into the mold and then the granules prepared according to Example 1, 2 are introduced. the second protective layer, followed by compression. After drying at 105 ° C, the compact is fired in an oxidizing atmosphere at 1400 ° 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.The present solution consists in utilizing active granular carbon for its completely different physicochemical properties as compared to the pore-forming additives used hitherto. Its extremely large active surface allows the film to form on the grains of activated carbon from a refractory mass and form well compressible granules.

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.The higher technical effect is to increase production production by 20 to 30% without the formation of toxic fumes during firing as opposed to foamed polystyrene. Removal of after-treatment after firing, calibration, drilling, etc., as the products are pressed directly to the desired shape.

Ve srovnání s výrobky vyráběnými licí metodou je při objemové hmotnosti 1,1 g/cm³pevnost 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.Compared to products produced by the casting method at a density of 1.1 g / cm ^{3, the} compressive strength at normal temperature is 5.5 MPa versus 4.1 MPa (casting method) and the softening temperature at 1,480 ° C versus 1,380 ° C (casting method). At a density of 0.75 g / cm ³ , the compressive strength at normal temperature is 1.96 MPa versus 1.32 MPa (casting method) and the softening point under load is 1330 ° C versus 1200 ° C (casting method). The thermal conductivity coefficient in the temperature range of 200 to 1050 ° C is in the range of 0.22 to 0.44 Wm ^{3 3} deg ~ ¹ .

Claims

A process for producing a lightweight heat-insulating refractory material from a mixture composed of 20 to 78% by weight of a refractory material, either based on alumina or corundum, or silicon carbide, or a combination thereof, 0.8 to 40% by weight refractory binder; 8 to 40% by weight of dextrin solution, characterized in that 15 to 70% by weight of granular activated carbon is added to the base mixture, the mixture is granulated and then introduced into a compression mold where it is expanded and compressed at 20 MPa, the compact is then dried at an inlet temperature of 40 ° C, dried at 105 ° C and fired to a temperature of 1350 to 1500 ° C in an oxidizing atmosphere.

2. A method according to claim 1, characterized in that from 1 to 50% by weight of wood sawdust is added to the mixture of said materials.

3. A method according to claim 1, characterized in that, during the compression step, a granular material without granular activated carbon is introduced into the pressing mold and spreads uniformly in the mold space, granules of the mixture containing granular active carbon are added to this layer. or a refractory mass without granular activated carbon is added again, followed by compression at a pressure of 25 MPa.