RU2172724C1 - Composition and method of manufacturing heat-insulation refractory material - Google Patents

Composition and method of manufacturing heat-insulation refractory material Download PDF

Info

Publication number
RU2172724C1
RU2172724C1 RU2000120705/03A RU2000120705A RU2172724C1 RU 2172724 C1 RU2172724 C1 RU 2172724C1 RU 2000120705/03 A RU2000120705/03 A RU 2000120705/03A RU 2000120705 A RU2000120705 A RU 2000120705A RU 2172724 C1 RU2172724 C1 RU 2172724C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
refractory
silicon
copper
liquid glass
Prior art date
Application number
RU2000120705/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Конев
А.Н. Мамаев
А.Ф. Решетняк
Н.И. Серяков
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Липецкметаллургпроект"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Липецкметаллургпроект" filed Critical Закрытое акционерное общество "Липецкметаллургпроект"
Priority to RU2000120705/03A priority Critical patent/RU2172724C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2172724C1 publication Critical patent/RU2172724C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

FIELD: refractory materials. SUBSTANCE: composition contains, wt %: liquid glass 13-35, silicon 4-11, calcium hydroxide 2-3, copper 0.03- 0.05, and refractory material - the balance. All components are jointly ground to give fraction 0.063-0.25 mm. Solid constituents are stirred with liquid glass, calcium hydroxide, and water to form homogeneous creamy paste. Paste is placed in molds, swelled, and hardened. Hardening is initiated by lowing air in amount 8-15 cu.m per 1 cu.m of material. According to invention, 0.03-0.05 wt % finely dispersed copper is used as catalyst. EFFECT: enhanced refractory characteristics and stabilized chemistry. 3 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности огнеупорных материалов, а именно к составам и способам изготовления теплоизоляционных огнеупорных изделий и теплоизоляционным огнеупорным изделиям. Изобретение относится к производству теплоизоляционного огнеупорного материала химическим методом. Оно может быть использовано в черной и цветной металлургии, а также во всех отраслях промышленности, использующих тепловые агрегаты, кроме того, в промышленном и гражданском строительстве. The invention relates to the industry of refractory materials, and in particular to compositions and methods for the manufacture of heat-insulating refractory products and heat-insulating refractory products. The invention relates to the production of heat-insulating refractory material by the chemical method. It can be used in ferrous and non-ferrous metallurgy, as well as in all industries using thermal units, in addition, in industrial and civil engineering.

Известен состав для изготовления теплоизоляционного материала со следующим соотношением компонентов, мас.%: жидкое стекло 32-52, гидрат окиси натрия 3-4, шамот 25-36, ферросилиций 20-28, который может использоваться в качестве связующего в соотношении 1/3 с различными наполнителями (патент RU N 2060239, C 04 B 28/26, 1993). A known composition for the manufacture of heat-insulating material with the following ratio of components, wt.%: Water glass 32-52, sodium hydroxide 3-4, chamotte 25-36, ferrosilicon 20-28, which can be used as a binder in a ratio of 1/3 s various fillers (patent RU N 2060239, C 04 B 28/26, 1993).

Недостатком этого состава является применение ферросилиция в качестве реагента, снижающего огнеупорность теплоизоляционного материала вследствие повышения в нем содержания окислов железа. The disadvantage of this composition is the use of ferrosilicon as a reagent, which reduces the refractoriness of the insulating material due to an increase in the content of iron oxides in it.

Наиболее близким аналогом для заявленного состава является состав для изготовления теплоизоляционного огнеупорного материала, содержащий жидкое стекло, 1-34% от его массы - огнеупорный наполнитель, а также кремний и гидрат окиси кальция при возможном содержании других дополнительных компонентов (патент GB N 1153299, C 04 B 19/04, 1969). The closest analogue to the claimed composition is a composition for the manufacture of heat-insulating refractory material containing liquid glass, 1-34% of its mass is a refractory filler, as well as silicon and calcium oxide hydrate with the possible content of other additional components (patent GB N 1153299, C 04 B 19/04, 1969).

Известен способ изготовления теплоизоляционного материала, заключающийся в растворении гранул гидрата окиси натрия в жидком стекле с дальнейшим введением мелкодисперсных ферросилиция и шамота при перемешивании до получения однородной пластичной консистенции. Полученной массой заполняют оснастку - конструкцию, в которой происходит ее вспучивание и отверждение (патент RU N 2060239, C 04 B 28/26, 1993). A known method of manufacturing a heat-insulating material, which consists in dissolving the granules of sodium hydroxide in liquid glass with the further introduction of finely divided ferrosilicon and chamotte with stirring until a uniform plastic consistency is obtained. The resulting mass is filled in snap-in structure, in which it is expanded and cured (patent RU N 2060239, C 04 B 28/26, 1993).

Недостатком известного способа является отсутствие технологических приемов и средств, направленных на полноту проведения реакций химического взаимодействия реагентов. The disadvantage of this method is the lack of technological methods and means aimed at the completeness of the reactions of the chemical interaction of the reactants.

Наиболее близким аналогом для заявленного способа является способ получения теплоизоляционного огнеупорного материала, включающий смешивание компонентов - жидкого стекла, кремния, гидрата окиси кальция и огнеупорного наполнителя с возможным содержанием других дополнительных компонентов, разливку массы по формам, ее вспучивание и отверждение (патент GB N 1153299, C 04 B 19/04, 1969). The closest analogue to the claimed method is a method for producing a heat-insulating refractory material, comprising mixing components - water glass, silicon, calcium oxide hydrate and refractory filler with the possible content of other additional components, casting the mass into molds, expanding and curing it (patent GB N 1153299, C 04 B 19/04, 1969).

Целью изобретения является повышение огнеупорности теплоизоляционного огнеупорного материала и стабилизация химического состава. The aim of the invention is to increase the refractoriness of the insulating refractory material and the stabilization of the chemical composition.

Поставленная цель достигается тем, что состав для изготовления теплоизоляционного огнеупорного материала, включающий жидкое стекло, кремний, гидрат окиси кальция и огнеупорный наполнитель, дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло - 13-35
Кремний - 4-11
Гидрат окиси кальция - 2-3
Медь - 0,03-0,05
Огнеупорный наполнитель - Остальное
Также поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления теплоизоляционного огнеупорного материала из состава, содержащего жидкое стекло, кремний, гидрат окиси кальция и огнеупорный наполнитель, включающем смешивание компонентов, разливку массы по формам, ее вспучивание и отверждение, дополнительно используют катализатор - мелкодисперсную медь в количестве 0,03-0,05 мас.%, производят совместный помол всех твердых компонентов до получения фракции 0,063-0,25 мм, перемешивают твердые составляющие с жидким стеклом, гидратом окиси кальция и водой до получения однородной сметанообразной массы, а отверждение осуществляют путем принудительной подачи воздуха в количестве 8-15 куб. м на куб. м материала.
This goal is achieved in that the composition for the manufacture of heat-insulating refractory material, including water glass, silicon, calcium hydroxide and refractory filler, additionally contains copper in the following ratio, wt.%:
Liquid glass - 13-35
Silicon - 4-11
Calcium Oxide Hydrate - 2-3
Copper - 0.03-0.05
Refractory Filler - Else
The goal is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a heat-insulating refractory material from a composition containing liquid glass, silicon, calcium oxide hydrate and a refractory filler, including mixing the components, casting the mass into molds, expanding it and curing, additionally use a catalyst - finely dispersed copper the amount of 0.03-0.05 wt.%, produce a joint grinding of all solid components to obtain a fraction of 0.063-0.25 mm, mix the solid components with liquid glass, calcium oxide hydrate I and water until a homogeneous creamy mass, and curing is carried out by forced air in an amount of 8-15 cubic meters. m per cubic meter m of material.

При взаимодействии кремния с жидким стеклом - Si с Na2SiO3 - и наполнителем выделяются пары и газы, содержащие силан, метан, водород и пары воды, приводящие к вспучиванию смеси. При твердении образуются силикаты. Известно, что силикаты образуют не только регулярные структуры от отдельных ионов SiO4 до линейных цепей, пластин и трехмерных структур SiO2 (по мере роста отношений кремний/кислород от 1/4 до 1/2), они также образуют огромное количество сложных соединений в результате реакций замещения ионов. Так Al3+ часто замещает Si4+ (Дж. Кемпбел. Современная общая химия, т. 2, изд-во"Мир", 1975, с. 309-312).During the interaction of silicon with liquid glass - Si with Na 2 SiO 3 - and the filler, vapors and gases are released containing silane, methane, hydrogen and water vapors, which lead to swelling of the mixture. Hardening produces silicates. It is known that silicates form not only regular structures from individual SiO 4 ions to linear chains, plates and three-dimensional SiO 2 structures (as the silicon / oxygen ratios increase from 1/4 to 1/2), they also form a huge number of complex compounds in the result of ion substitution reactions. So Al 3+ often replaces Si 4+ (J. Campbell. Modern General Chemistry, vol. 2, Mir Publishing House, 1975, pp. 309-312).

Однако, это уменьшает положительный заряд кристалла, что может быть компенсировано параллельным внедрением иона M2+ (типа Na+, K+) в октаэдрические пустоты силикатной структуры.However, this reduces the positive charge of the crystal, which can be compensated by the parallel incorporation of the M 2+ ion (such as Na +, K +) into the octahedral voids of the silicate structure.

Аналогично замещение двух Si4+ на два Al3+ можно балансировать внедрением иона Mg2+ в октаэдрические (или тетраэдрические) пустоты силикатной решетки. Ясно, что возможны бесконечные вариации таких композиций, объясняющие огромное разнообразие устойчивых силикатов.Similarly, the substitution of two Si 4+ for two Al 3+ can be balanced by the incorporation of the Mg 2+ ion into the octahedral (or tetrahedral) voids of the silicate lattice. It is clear that endless variations of such compositions are possible, explaining the huge variety of stable silicates.

Следовательно, понятие о связке и наполнителе в ТОМ, получаемых заявляемым способом, чисто условно, так как в результате химического взаимодействия наполнителя, жидкого стекла, кремния и кислорода в присутствии меди в конечном итоге образуются силикаты, связывающие в единое целое не вступившую в химическую реакцию часть наполнителя. Therefore, the concept of a binder and a filler in TOM, obtained by the claimed method, is purely arbitrary, since as a result of the chemical interaction of the filler, water glass, silicon and oxygen in the presence of copper, silicates are ultimately formed, linking the whole part that has not entered into a chemical reaction filler.

Медь в процессе получения ТОМ является катализатором, ускоряющим процесс внедрения ионов металлов наполнителя в пустоты силикатной решетки, тем самым способствуя полноте протекания реакций образования устойчивых силикатов. Гидрат окиси кальция, повышая щелочную среду, ускоряет реакцию химического взаимодействия кремния с жидким стеклом, а также снижает вязкость состава. Copper in the process of producing TOM is a catalyst accelerating the process of incorporation of filler metal ions into the voids of the silicate lattice, thereby contributing to the completeness of the formation of stable silicates. Calcium oxide hydrate, increasing the alkaline environment, accelerates the reaction of chemical interaction of silicon with liquid glass, and also reduces the viscosity of the composition.

Огнеупорный наполнитель повышает огнеупорность ТОМ. В качестве огнеупорного наполнителя могут использоваться различные огнеупорные материалы. Refractory filler increases TOM refractoriness. Various refractory materials can be used as a refractory filler.

Дисперсность материалов 0,063-0,25 мм увеличивает активную поверхность компонентов и обеспечивает полноту протекания реакций образования силикатов, в том числе решая задачу получения ТОМ с однородным составом. The dispersion of materials 0,063-0,25 mm increases the active surface of the components and ensures the completeness of the reactions of formation of silicates, including solving the problem of obtaining TOM with a uniform composition.

Водород, выделяющийся в результате взаимодействия кремния со щелочной средой, восстанавливая металлы в окислах наполнителя, тормозит процесс образования силикатов. Hydrogen released as a result of the interaction of silicon with an alkaline medium, reducing metals in the oxides of the filler, inhibits the formation of silicates.

Завершается образование силикатов окислительными процессами, которые интенсифицируются вводом в ТОМ кислорода воздуха. The formation of silicates is completed by oxidative processes, which are intensified by the introduction of atmospheric oxygen into the TOM.

Состав готовится следующим образом. Мелкодисперсную медь, огнеупорный наполнитель (например, шамот) и кремний подвергают совместному помолу с одновременным усреднением состава компонентов. The composition is prepared as follows. Finely dispersed copper, refractory filler (for example, chamotte) and silicon are subjected to joint grinding with simultaneous averaging of the composition of the components.

После помола в смесь добавляют жидкое стекло, гидрат окиси кальция и воду до получения однородной сметанообразной массы. After grinding, water glass, calcium oxide hydrate and water are added to the mixture until a homogeneous creamy mass is obtained.

Полученной массой заполняют формы на 25-30%. При вспучивании материал полностью заполняет форму. Вспучивание материала сопровождается газовыделением и саморазогревом массы до 100-120oC.The resulting mass fill the form by 25-30%. When swelling, the material completely fills the form. Swelling of the material is accompanied by gas evolution and self-heating of the mass to 100-120 o C.

Отвердение состава происходит в нормальных условиях и начинается с открытой поверхности через 1,5-2 часа. При этом нижний слой остается рыхлым. Hardening of the composition occurs under normal conditions and begins with an open surface after 1.5-2 hours. In this case, the lower layer remains loose.

Отвердение ТОМ по объему производят путем принудительной подачи воздуха в рыхлую часть ТОМ через засверленные в нем отверстия. Hardening of TOM by volume is carried out by forced air supply to the loose part of TOM through holes drilled in it.

После затвердения ТОМ по всему объему отверстия заполняют исходным составом либо формируют слой из состава другой огнеупорности. After solidification of TOM throughout the entire volume, the holes are filled with the initial composition or a layer is formed from the composition of another refractoriness.

В качестве огнеупорного наполнителя используют материалы, содержащие Al2O3, MgO, SiO2, ZrO2, Cr2O3 и другие огнеупорные окислы и элементы в зависимости от требуемых теплофизических свойств ТОМ.As a refractory filler, materials containing Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , ZrO 2 , Cr 2 O 3 and other refractory oxides and elements are used, depending on the required thermophysical properties of TOM.

Свойства теплоизоляционного материала на основе предложенного состава показаны на примерах, приведенных в табл. 1. Показатели см. табл. 2. The properties of the heat-insulating material based on the proposed composition are shown in the examples given in table. 1. The indicators see table. 2.

При отверждении в ТОМ производили подачу воздуха в количестве 8-15 м3 на м3 ТОМ.When curing in TOM, air was supplied in an amount of 8-15 m 3 per m 3 of TOM.

Полученные свойства теплоизоляционных огнеупорных материалов показали, что при содержании в составе огнеупорного наполнителя менее 50% резко падают прочностные свойства материала. The obtained properties of heat-insulating refractory materials showed that when the content of the refractory filler is less than 50%, the strength properties of the material sharply fall.

При содержании в составе огнеупорного наполнителя более 86% увеличения объема материала не происходит, при этом коэффициент теплопроводности не отвечает параметрам теплоизоляционного материала. When the content of the refractory filler is more than 86%, an increase in the volume of the material does not occur, while the coefficient of thermal conductivity does not meet the parameters of the heat-insulating material.

Огнеупорность ТОМ, изготовленного по предлагаемому изобретению (состав 3), выше на 10% по сравнению с прототипом (состав 5) вследствие наличия в составе катализатора - меди. The fire resistance of the TOM manufactured according to the invention (composition 3) is 10% higher compared to the prototype (composition 5) due to the presence of copper in the composition of the catalyst.

Подача в ТОМ воздуха в количестве 8-15 м3 на м3 ТОМ сокращает время твердения ТОМ по объему в 3-4 раза. При этом время твердения материала составляет 4-6 часов. Расход воздуха определен опытным путем.The supply of 8-15 m 3 of air to the TOM of air per m 3 of TOM reduces the curing time of the TOM in volume by 3-4 times. The hardening time of the material is 4-6 hours. Air consumption is determined empirically.

Claims (1)

1. Состав для изготовления теплоизоляционного огнеупорного материала, включающий жидкое стекло, кремний, гидрат окиси кальция и огнеупорный наполнитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло - 13 - 35
Кремний - 4 - 11
Гидрат окиси кальция - 2 - 3
Медь - 0,03 - 0,05
Огнеупорный наполнитель - Остальное
2. Способ изготовления теплоизоляционного огнеупорного материала из состава, содержащего жидкое стекло, кремний, гидрат окиси кальция и огнеупорный наполнитель, включающий смешивание компонентов, разливку массы по формам, ее вспучивание и отверждение, отличающийся тем, что дополнительно используют катализатор - мелкодисперсную медь в количестве 0,03 - 0,05 мас.%, производят совместный помол всех твердых компонентов до получения фракции 0,063 - 0,25 мм, перемешивают твердые составляющие с жидким стеклом, гидратом окиси кальция и водой до получения однородной сметанообразной массы, а отверждение осуществляют путем принудительной подачи воздуха в количестве 8 - 15 м3 на 1 м3 материала.
1. The composition for the manufacture of heat-insulating refractory material, including water glass, silicon, calcium oxide hydrate and refractory filler, characterized in that it additionally contains copper in the following ratio of components, wt.%:
Liquid glass - 13 - 35
Silicon - 4 - 11
Calcium Oxide Hydrate - 2 - 3
Copper - 0.03 - 0.05
Refractory Filler - Else
2. A method of manufacturing a heat-insulating refractory material from a composition containing liquid glass, silicon, calcium oxide hydrate and a refractory filler, including mixing the components, casting the mass into molds, expanding it and curing, characterized in that it additionally uses a catalyst - finely dispersed copper in an amount of 0 , 03 - 0.05 wt.%, Produce a joint grinding of all solid components to obtain a fraction of 0.063 - 0.25 mm, mix the solid components with liquid glass, calcium hydroxide and water to obtain homogeneous creamy mass, and curing is carried out by forced air supply in the amount of 8 - 15 m 3 per 1 m 3 of material.
RU2000120705/03A 2000-08-01 2000-08-01 Composition and method of manufacturing heat-insulation refractory material RU2172724C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000120705/03A RU2172724C1 (en) 2000-08-01 2000-08-01 Composition and method of manufacturing heat-insulation refractory material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000120705/03A RU2172724C1 (en) 2000-08-01 2000-08-01 Composition and method of manufacturing heat-insulation refractory material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2172724C1 true RU2172724C1 (en) 2001-08-27

Family

ID=48229833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000120705/03A RU2172724C1 (en) 2000-08-01 2000-08-01 Composition and method of manufacturing heat-insulation refractory material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2172724C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525403C2 (en) * 2012-09-21 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью Производственно-коммерческое предприятие "Гефест союз пожарных" Method to seal cavities

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525403C2 (en) * 2012-09-21 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью Производственно-коммерческое предприятие "Гефест союз пожарных" Method to seal cavities

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109070190B (en) Use of closed-cell microspheres of expanded perlite as a filler for the production of moulded bodies
CN1081975C (en) Method for forming insulated products and building products formed in accordance therewith
US4356271A (en) Noncollapsible ceramic foam
KR101700017B1 (en) Sulfur Steel-Slag Aggregate Concrete
JPH02504140A (en) Curable hydrous foam material consisting of inorganic components and method for producing the same
CN115321957A (en) Tundish lining material for smelting quality steel and preparation method
JPH04321551A (en) Method of manufacturing refractory material and use thereof in casting of corrosive alloy
RU2172724C1 (en) Composition and method of manufacturing heat-insulation refractory material
CN1069563C (en) Magnesium tundish paint for conticasting steel
US3436236A (en) Refractory composition
US9957197B1 (en) Porous geopolymers
KR101746271B1 (en) Disposal of Sulfur Through Use as Sand-Sulfur Mortar
RU2098379C1 (en) Heat-insulation formulation
KR930012259B1 (en) Method of manufacturing casting sand
JP4437198B2 (en) Method for producing foam using crushed sludge and the like, and foam
JP2579298B2 (en) Method for producing porous cement molding
JP4323732B2 (en) Insulating castable refractory
RU2274623C1 (en) Refractory concrete
RU2060239C1 (en) Composition for manufacturing of heat insulation material
CN117486626B (en) Ladle castable and preparation method thereof
RU2028280C1 (en) Raw material mix for producing refractory articles
CN108101556A (en) A kind of carbonaceous unshape refractory and its production method applied to ladle
SU1689349A1 (en) Raw mixture for producing refractories withstanding molten aluminium and its alloys
SU893943A1 (en) Raw mixture for producing porous concrete
JPS6149272B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070802