PL182782B1

PL182782B1 - Sposób wytwarzania kształtek izolacyjnych

Info

Publication number: PL182782B1
Application number: PL96312484A
Authority: PL
Inventors: Maria Nowak; Bogdan Stachowiak; Mirosław Szumigała; Elżbieta Wróbel
Original assignee: Skarb Panstwa Reprezentowany P
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 2002-02-28
Also published as: PL312484A1

Abstract

Sposób wytwarzania kształtek izolacyjnych o wytrzymałości termomechanicznej do 1550°C, w którym wykorzystuje się mieszaninę masy składającą się z glinokrzemianowego surowca plastycznego o zawartości 35-42% Al203 i 0,5 - 2,6% Fe203, mieszaniny kruszyw izolacyjnych przy gęstości nasypowej 200-1000 kg/m3 o uziamieniu 0-1,0 mm, zawartości 25-60% Al203 przy 0,1 - 5,5% Fe203 oraz kruszywa glinokrzemianowego lub korundowego o uziamieniu 0-3,0mmprzy gęstości nasypowej 1000 -1400 kg/m3, znamienny tym, że masa o składzie 10 - 40% wagowych glinokrzemianowego surowca plastycznego o zawartości 35 - 42% A2203 i 0,5 - 2,6% Fe203 30 - 90% wagowych mieszaniny kruszyw izolacyjnych przy gęstości nasypowej 200 - 1000 kg/m3 o uziamieniu 0-1,0 mm, zawartości 25 - 60% A^03 przy 0,1 - 5,5% FeTO oraz 0 - 50% wagowych, a najkorzystniej 0 - 30% wagowych w zależności od pożądanej gęstości pozornej i wytrzymałości termicznej wytwarzanych kształtek, kruszywa glinokrzemianowego lub korundowego o uziamieniu 0-30 mm przy gęstości nasypowej 1000 - 1400 kg/m3, w trakcie mieszania, poddana zostaje nawilżaniu spoiwem względniejego roztworem wodnym, z ewentualnymdodatkiemplastyfikatora, do wilgotności 6 -15%, a następnie z tak wytworzonej mieszaniny pod naciskiem nie przekraczającym 10 MPa formowane sąkształty właściwych kształtek, które po wysuszeniuw temperaturze 50 -150°C poddawane są wypalaniu w temperaturze 1100 - 1500°C.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kształtek izolacyjnych o wytrzymałości termomechanicznej do 1550°C, a zwłaszcza znajdujących zastosowanie w przemyśle hutniczym i cementowym.

Zgodnie z dotychczasowym stanem techniki znany jest sposób wytwarzania lekkich elementów izolacyjnych znajdujących zastosowanie w urządzeniach pracujących w temperaturze 1100-1400°C, w którym masę wyjściową pod postacią 45% wagowych składnika plastycznego takiego jak glina ogniotrwała lub surowy kaolin pławiony, 15% wagowych składnika schudzającego jak złom izolacyjny lub szamot palony względnie piasek kwarcowy, 40% wagowych składnika wypalającego jak węgiel drzewny lub trociny drzewne, względnie koksik lub korek, po dokładnym wymieszaniu podaje się formowaniu we właściwie zaprojektowane kształtki, a następnie po wysuszeniu wypala się je w temperaturze 1100-1400°C. Kształtki izolacyjne wykonane tym sposobem, mimo iż charakteryzują się gęstością pozorną 0,8-1,3 t/m3, współczynnikiem przewodności cieplnej 0,29 W/mK w temperaturze 300°C, 0,35 W/mKprzy 600°C i 0,41 W/mK w 800°C oraz 0,52 W/mK w 1200°C, przy wytrzymałości na ściskanie 3,0-6,0 MPa, to z powodu właśnie tej przewodności cieplnej i swej niskiej wytrzymałości na ściskanie posiadąjąograniczone zastosowanie do izolacji większości urządzeń cieplnych, a zwłaszcza obmurzy narażonych na duże obciążenia mechaniczne zwłaszcza w przemyśle hutniczym i cementowym (Nadachowski Fr: Zarys technologii materiałów ogniotrwałych. Wyd. Śląsk 1972. Katowice, s. 354-355 roz. 10 poz. 10.1.1.1.).

W praktyce stosowana jest również metoda pianowa wytwarzania szamotowych kształtek izolacyjnych dla urządzeń cieplnych pracujących w temperaturze do 1400°C, które przy gęstości pozornej 0,6-0,7 t/m³ posiadają współczynnik przewodności cieplnej 0,28 W/mK w temperaturze 600°C i 0,31 W/mK w 800°C oraz 0,38 W/mKprzy 1200°C, a wytrzymałość na ściskanie rzędu 1,0-4,0 MPa (Nadachowski Fr: Zarys technologii materiałów ogniotrwałych. Wyd. Śląsk 1972. Katowice, s. 355 roz. 10 poz. 10.1.1.2).

Wytwarzane są również kształtki izolacyjne, w których przy zastosowaniu mieszaniny lekkiego kruszywa izolacyjnego w ilości 35-65% wagowych, kruszywa szamotowego w ilości

182 782

0,30% wagowych oraz szybko twardniejącego cementu portlandzkiego w ilości 30-35% wagowych oraz wody, gęstość pozorna wynosi 0,4-0,9 t/m³, współczynnik przewodności cieplnej 0,15 W/mK w temperaturze 300°C, 0,17 W/mK w 600°C i 0,22 W/mK w 800°C oraz wytrzymałości na ściskanie 0,7-2,5 MPa (PL B1 166710). Kształtki te jednak, z uwagi na niską wytrzymałość na ściskanie, wykorzystywane sąjedynie do izolacji zewnętrznej urządzeń cieplnych i energetycznych w miejscach, gdzie nie występująduże obciążenia mechaniczne wymurówki.

Do stanu techniki również należą ogniotrwałe wyroby izolacyjne wysokoglinowe do wyłożenia obmurzy urządzeń cieplnych, które składają się z mieszaniny ogniotrwałej palonki wysokoglinowej o zawartości tlenku glinu powyżej 70% w ilości 70-90% wagowych, kaolinu surowego pławionego o zawartości tlenku glinu powyżej 40% w ilości 8-25% wagowych, plastyfikatorów w postaci ługu posiarczynowego, dekstryny, siarczanu glinu, fosforanu glinu w ilości 1-3% wagowych oraz składników pianotwórczych w postaci mieszaniny rezinatu sodowego, mydła kalafoniowego i kleju zwierzęcego w ilości 0,1-3% wagowych. W przedmiotowym rozwiązaniu ogniotrwałą palonkę wysokoglinową o uziamieniu poniżej 0,05 mm i kaolin surowy pławiony o uziamieniu od 0 do 2,0 mm podaje się mieszaniu z wodą podgrzaną do temperatury 50-60°C, po czym w trakcie dalszego mieszania wzbogaca się plastyfikatorami oraz środkami pianotwórczymi i z tak otrzymanej mieszaniny formuje się, wyroby, które po wysuszeniu wypala się w temperaturze 1400 do 1550°C, a następnie poddaje się obróbce mechanicznej w celu nadania odpowiedniego kształtu patrz polski opis patentowy (nr 177160).

Z polskiego opisu patentowego nr 177172 znany jest sposób wytwarzania wyrobów z ogniotrwałych betonów szamotowych, z mieszaniny zawierającej ogniotrwały łupek palony, ogniotrwałąglinę paloną, kaolin palony lub złomu szamotowego o granulacji 0-5,0-10 lub 0-20 mm i cement glinowy o zawartości 40-70% tlenku gliny i granulacji 0-0,1 mm. W przedmiotowym rozwiązaniu z masy o wilgotności 8-14% składającej się w ilości 85-95% wagowych z ogniotrwałego łupku palonego, ogniotrwałej gliny palonej, kaolinu palonego lub złomu szamotowego o granulacji 0-5,0-10 lub 0-20 mm i w ilości 5-15% wagowych z cementu glinowego o zawartości 40-70% A1₂0₃ i granulacji poniżej 0,1 mm nawilżonej roztworem wodnym siarczanu glinu, fosforanu gliny, kwasu bornego, boraksu, szkła wodnego lub mieszaniną tych związków, przy czym stosunek ilości składników stałych do ilości roztworu wynosi 100 : 7-14, formuje się metodą wibrowania lub odlewa z masy bezpośrednio fragmenty obmurza pieców i urządzeń cieplnych i poddaje wibrowaniu, po czym masę ewentualnie suszy się w temperaturze 200-400°C do wilgotności poniżej 1%.

Sposób wytwarzania kształtek izolacyjnych według wynalazku polega na tym, że masa o składzie 10-40% wagowych glinokrzemianowego surowca plastycznego o zawartości 35-42% A1₂0₃ i 0,5-2,6% Fe₂03 30-90% wagowych mieszaniny kruszyw izolacyjnych przy gęstości nasypowej 200-1000 kg/m3 o uziamieniu 0-1,0 mm, zawartości 25-60% AL03 przy 0,1-5,5% Fe₂0₃ oraz 0-50% wagowych, a najkorzystniej 0-30% wagowych w zależności od pożądanej gęstości pozornej i wytrzymałości termicznej wytwarzanych kształtek, kruszywa glinokrzemianowego lub korundowego o uziamieniu 0-3,0 mm przy gęstości nasypowej 1000-1400 kg/m3, w trakcie mieszania, poddana zostaje nawilżaniu spoiwem względnie jego roztworem wodnym, z ewentualnym dodatkiem plastyfikatora, do wilgotności 6-15%, a następnie z tak wytworzonej mieszaniny pod naciskiem nie przekraczającym 10 MPa formowane są kształty właściwych kształtek, które po wysuszeniu w temperaturze 50- 150°C poddawane są wypalaniu w temperaturze 1100-1500°C.

Zastosowana w wynalazku mieszanina kruszyw izolacyjnych, charakteryzująca się takim doborem uziamienia i porowatości oraz składem chemicznym, pozwala uzyskać po wypaleniu strukturę kształtek izolacyjnych o optymalnym upakowaniu ziam i właściwej spiekalności, zapewniając im nie tylko wysoką wytrzymałość mechaniczną ale i korzystny rozkład w nich porów zamkniętych i otwartych, dając tym samym pożądaną zdolność izolacyjną.

W wyniku zastosowania przedmiotowego wynalazku otrzymano lekkie kształtki izolacyjne o gęstości pozornej 0,4-1,5 t/W, współczynniku przewodności cieplnej 0,26 W/mK w tempera4

182 782 turze 600°C, 0,30 W/mK w 800°C, 0,35 W/mKw 1000°C i 0,38 W/mK w temperaturze 1200°C, wysokich parametrach termomechanicznych to jest temperaturze ich stosowania 1100-1550°C i wytrzymałości na ściskanie rzędu 6,0-35,0 MPa, co pozwala na ich zastosowanie do konstrukcji lekkich wykładzin izolacyjnych w różnych typach urządzeń cieplnych, a zwłaszcza wymurówek narażonych na duże obciążenia mechaniczne w przemyśle hutniczym i cementowym.

Będący przedmiotem wynalazku sposób wytwarzania kształtek izolacyjnych jak i sama struktura stosowanych surowców, pozwalają na pełne zmechanizowanie i hermetyzację ciągu technologicznego, co korzystnie wpływa nie tylko na warunki zdrowotne obsługującej sam proces produkcyjny załogi, ale również odgrywa znaczną rolę w ochronie środowiska naturalnego otoczenia.

Przedmiotowe kształtki izolacyjne uzyskane jako złom po remontach urządzeń, w których były zabudowane, mogą być w pełni wykorzystane jako surowiec wtórny.

Zależnie od zastosowania składu wykorzystywanej masy, otrzymuje się kszałtki izolacyjne o gęstości 0,4-1,5 t/m³ dla temperatury zastosowania 1100-1550°C.

Przykład I.

Kształtki izolacyjne o gęstości pozornej 0,5-0,6 t/m3 i wytrzymałości na ściskanie minimum 6,0 MPa dla warunków pracy w temperaturze 1200°C w częściach wagowych:

glina surowa o zawartości 37% Al₂03,

2,5% Fe₂03 i uziarnieniu 0-0,5 mm - 25% mikrokruszywo izolacji termicznej przy gęstości nasypowej 320 kg/m3 o zawartości 30% AlC);,, 3,6% Fe203 i uziarnieniu 0-0,5 mm - 75%

Wytwarzanie kształtek: po dokładnym wymieszaniu suchych składników masy, najlepiej w urządzeniach mechanicznych o ruchu przeciwbieżnym, ciągle mieszając, poddaje się całość masy nawilżaniu roztworem wodnym ługu posulfitowego do wilgotności 8-10%, a następnie pod naciskiem nie przekraczającym 10 MPa formuje się z niej kształtki, które po wysuszeniu w temperaturze 50-150°C poddaje się wypalaniu w temperaturze nie wyżej jak 1200°C.

Przykład II

Kształtki izolacyjne o gęstości pozornej 0,8-0,9 t/m3 i wytrzymałości na ściskanie minimum 10,0 MPa dla warunków pracy w temperaturze do 1260°C w częściach wagowych:

kaolin surowy pławiony o zawartości 37% Al₂03 i 0,6% Fe203 i uziarnieniu 0-0,5 mm - 330% mikrokruszywo izolacji termicznej przy gęstości nasypowej 320 kg/m3 i uziamieniu 0-0,5 mm - 45% kruszywo ze złomu izolacyjnego przy gęstości nasypowej 900 kg/m3 o zawartości 32% AI03, 2,2% Fe₂03 i uziarnieniu 0-1,0 mm - 25%

Wytwarzanie kształtek analogicznie jak w przykładzie I, ale przy zastosowaniu temperatury wypalania nie wyżej jak 1250°C.

Przykład III

Kształtki izolacyjne o gęstości pozornej 1,2-1,3 t/m3 i wytrzymałości na ściskanie minimum 18 MPa dla warunków pracy w temperaturze 1350°C w częściach wagowych:

kaolin surowy pławiony o zawartości 37,0% Al₂03, 0,6% Fe₂03 i uziarnieniu 0-0,5 - 23% mikrokruszywo izolacji termicznej przy gęstości nasypowej 350 kg/m3

182 782 o zawartości 30% Al₂0₃, 3,6% Fe₂0₃i uziarnieniu 0-0,5 mm - 25% glina palona przy gęstości nasypowej 1150 kg/m³o zawartości 35% AlĄ, 2,2% Fe₂03 i uziarnieniu 0-3,0 mm - 34% kruszywo ze złomu izolacyjnego przy gęstości nasypowej 900 kg/m3 o zawartości 35% AlĄ, 2,0% Fe₂03 i uziarnieniu 0-1,0 mm - 18%

Wytwarzanie kształtek analogicznie jak w przykładzie I, ale przy zastosowaniu temperatury wypalania nie wyższej jak 1350°C.

Przykład IV

Kształtki izolacyjne o gęstości pozornej 1,4-1,5 t/m3 i wytrzymałości na ściskanie minimum 25,0 MPa dla warunków pracy w temperaturze do 1550°C w częściach wagowych:

kaolin surowy pławiony o zawartości 40% A^Oą, 0,8% Fe₂03 i uziamieniu 0-0,5 mm - 30% mikrokruszywo izolacji termicznej przy gęstości nasypowej 390 kg/m3 o zawartości 30% Al₂03, 3,6% Fe203 i uziamieniu 0-0,5 mm - 11% kruszywo ze złomu izolacyjnego przy gęstości nasypowej 1000 kg/m3 o zawartości 60% Al₂03, 10% Fe₂03 i ziziamieniu 0e2,0 znm - 22% elektrokorund przy gęstości nasypowej

1400 kg/m3, o zawartości 99% Al₂03,

0,2 Fe₂03i uziarnieniu 0-1,0 mm - 33%

Wytwarzanie kształtek analogicznie jak w przykładzie I, ale przy zastosowaniu temperatury wypalania nie wyższej jak 1500°C.

182 782

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania kształtek izolacyjnych o wytrzymałości termomechanicznej do 1550°C, w którym wykorzystuje się mieszaninę masy składającąsię z glinokrzemianowego surowca plastycznego o zawartości 35-42% Al₂0₃ i 0,5 - 2,6% Fe₂O₃, mieszaniny kruszyw izolacyjnych przy gęstości nasypowej 200-1000 kg/m3 o uziamieniu 0-1,0 mm, zawartości 25-60% A2₂0₃przy 0,1 - 5,5% Fe203 oraz kruszywa glinokrzemianowego lub korundowego o uziamieniu 0-3,0 mm przy gęstości nasypowej 1000 -1400 kg/m3, znamienny tym, że masa o składzie 10 40% wagowych glinokrzemianowego surowca plastycznego o zawartości 35 - 42% A2₂03 i 0,5 2,6% Fe₂03 30 - 90% wagowych mieszaniny kruszyw izolacyjnych przy gęstości nasypowej 200 -1000 kg/m3 o uziamieniu 0 -1,0 mm, zawartości 25 - 60% Al₂03 przy 0,1 - 5,5% Fe203 oraz 0 - 50% wagowych, a najkorzystniej 0 - 30% wagowych w zależności od pożądanej gęstości pozornej i wytrzymałości termicznej wytwarzanych kształtek, kruszywa glinokrzemianowego lub korundowego o uziamieniu 0-3,0 mm przy gęstości nasypowej 1000 - 1400 kg/m3, w trakcie mieszania, poddana zostaje nawilżaniu spoiwem względnie jego roztworem wodnym, z ewentualnym dodatkiem plastyfikatora, do wilgotności 6 -15%, a następnie z tak wytworzonej mieszaniny pod naciskiem nie przekraczającym 10 MPa formowane sąkształty właściwych kształtek, które po wysuszeniu w temperaturze 50 -150°C poddawane sąwypalaniu w temperaturze 1100 -1500°C.