SU1648929A1 - Сырьева смесь дл изготовлени теплоизол ционного материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к теплоизол ционным бетонам и может быть использовано в химической, нефтехимической , пищевой и других отрасл х промышленности дл  производства аммиака, метанола, уксусной кислоты, водорода. Цель изобретени  - повышение механической прочности, термостойкости и сокращение времени сушки. Сырьева  смесь содержит следующие компоненты, мас.%; полые сферы из оксида алюмини  4-20 (фракции 0,1-0,5 40-50%, фракции 0,5-3 мм 50-60%); каолиновое волокно 21-чО; высокоглиноземистый цемент 15-30; раствор трннатрийполифосфата 1-10; алюмохромфосфатное св зующее остальное . Изобретение позвол ет полу- р чить теплоизол ционный материал с меха нической прочностью 16-20 МПа и термостойкостью до 100 теплосмен. 1 табл. .« (Л

Description

Изобретение относитс  к производству теплоизол ционных бетонов дл  футеровки тепловых агрегатов, примен емых при производстве аммиака, метанола , уксусной кислоты, водорода и т.д. в химической, нефтехимической, пищевой и других отрасл х промышленности .

Цель изобретени  - повышение механической прочности, термостойкости и сокращение времени сушки.

Сырьева  смесь предназначена в основном дл  изготовлени  теплоизол ционного бетона, примен емого в футеровке аппаратов дл  производства аммиака: метанола, уксусной кислоты

(трубчатых печей). Эти аппараты работают при 1000-1400°С в среде дымовых (окислительно-восстановительных)

N

г

пары вогаэов (С04, Cri4, CO, 02 ды) . Этот бетон должен обладать высокой химической стойкостью, устойчивостью к действию высоких температур, термической стойкостью, низкой теплопроводностью , достаточной механической прочностью. Срок твердени  и сушки бетона должен быть непродолжительным , что позвол ет сократить врем  вывода агрегата на режим и в конечном итоге сэкономить сырьевые и энергетические ресурсы.

Известны различные вещества в качестве тонкомолотых заполнителей, например, тонкомодотый шамот и- глиноземистый цемент, Применение их при- дает бетону повышенную плотность и механическую прочность, что соответственно повышает их теплопроводность. При взаимодействии с фосфорной кислотой они образуют в жущее, обеспечи- вающее твердение бетона при повышен7 ных температурах. Однако твердение бетона при высоких температурах вызывает трудности при разборке форм (опа-- лубки) ввиду приклеивани  образцов к их поверхности, Применение легковесного шамота в качестве зернового заполнител  с насыпным весом /v-13 г/см повышает плотность бетона и соответственно теплопроводность без существен- 2 ного улучшени  его прочности.

Дл  устранени  этих недостатков предложено в качестве заполнител  вводить полые сферы из оксида алюмини  ,1, а в качестве тонкомолотого 2 наполнител  - высокоглиноземистый цемент при определенном соотношении цемент; алюмохромфосфатна  св зка.

Преимущество сферического заполнител  перед известными заполнител ми з состоит в их сравнительно низкой теплопроводности и высокой стойкости к изменени м температур благодар  высокой доли пустот в бетонной смеси при достаточно высокой прочности.

Введение высокоглиноземистого цемента з качестве тонкомолотого напол- нител  при определенном соотношении к алюмохромфосфатной св зке приводит к быстрому твердению фосфатного в жущего при комнатной температуре. Это обсто тельство обусловливаетс  следующим: высокоглиноземистый цемент, состо щий преимущественно из соединений, нос щих основной характер, взаимодейству- ет с алюмохромфосфатной св зкой с образованием высокоогнеупорных фосфатов, что позвол ет получать теплоизол ционный бетон с повышенными физико-механическими показател ми, сократить сроки 5 твердени  и сушки, а также предотвратить взаимодействие фосфатов с металлическими формами (опалубкой), наблюдающейс  при повышенных температурах.

3

Введение в сырьевую смесь полых

„ 5

сфер менее 4% приводит к термической усадке бетона при высокой температуре и повышению теплопроводности, наличие их более 20% увеличивает теплопровод- . е- $ от- 20

о25 зо - к го,,,  й - дг в , нии 5Q а .

35

55

е е ность бетона и уменьшает его термостойкость и механическую прочность. При этом полые сферы ввод тс  в смесь с определенным фракционным состав ом, т.е. 0,1-3 мм. При этом размер фракции имеет существенное значение и несоблюдение этих условий при эксплуатации бетонов приводит к столь значительным потер м теплозащитных свойств, что применение этих бетонов дл  теплоизол ции нецелесообразно. Это св зано с тем, что в отличие от плотного наполнител , например электрокорунда, который передает тепло посредством теплопроводности, сферокорунд передает тепло конвекцией и теплоизлучением . При этом дол  конвекции и теплоизлучени  увеличиваетс  с ростом диаметра сфер, Размер зерен полых сфер должен быть следующим: фракции 0,1 - 0,5 мм - 40-50%, фракции 0,5-3 мм - 50-60%. Количество сфер фракции 0,1 - 0,5 мм в пределах 40-50%  вл етс  оптимальным дл  получени  бетона с заданными характеристиками. Меньшее его количество не позвол ет получать бетон с достаточной прочностью. Применение ссрерокорунда с фракцией 3 мм приводит к значительной разрушаемости бетона.

Известна сырьева  смесь, включающа  каолиновое волокно в качестве заполнител . Однако сочетание волокна со сферическим заполнителем дает значительный эффект - снижает теплопроводность и термическую усадку бетона,

Введение в смесь каолинового волокна менее 20% не позвол ет резко снизить коэффициент теплопроводности, а присутствие его свыше 40% не дает возможности получить бетон с высокой механической прочностью, он становитс  рыхлым и трудно формуетс .

Известно фосфатное св зующее дл  изготовлени  теплоизол ционного бетона с применением каолинового волокна. Известно также введение в сырьевую смесь на основе каолинового волокна цемента как заполнител . Однако в данном случае предложено совместное присутствие названных компонентов при определенном соотношении цемента и фосфатной св зки. Благодар  химическому взаимодействию между указанными компонентами сокращаетс  врем  твердени  (схватывани ) бетона и повышаютс  его прочностные характеристики. Наличие в бетоне цемента и алюмохромфосфатно

го св зующего, обладающих различными механизмами твердени , позвол ет в Каждом конкретном случае эксплуатации выбирать оптимальное их соотношение и подбирать при этом наиболее правильные режимы сушки и твердени .

С ростом температуры наблюдаетс  увеличение объема бетона в св зи с взаимодействием (цементного камн  алюминатов кальци ) со сферокорун- дом с образованием гексаалюмината кальци . При этом шестигранные кристаллы гексаалюминатов нарастают на корундовых сферах, которые начинают отталкиватьс  друг от друга. Добавка каолинового волокна снижает увеличение объема бетона и таким образом противодействует распространению трещин ,

Введение в сырьевую смесь менее 15% цемента и 30% фосфатного св зующего резко снижает прочность бетона на их основе, поскольку в жущего недостаточно дл  скреплени  каолинового волокна и полых сфер между собой, а наличие более 25% цемента и 35% фосфатного св ,ующего нецелесообразно ввиду снижени  в смеси содержани  других компонентов, что приводит к увели чению теплопроводности и снижению термостойкости , а также снижению прочности . В качестве цемента используетс  высокоглииоземистыл цемент (содержа

ние А110з 80%).

Введение в сырьевую смесь тринатрийполифосфата снижает водопотреб-- ность бетонной смеси и, таким образом, сокращает срок сушки.Наличие 1% его в смеси ке обеспечивает образовани  сильно развитой поверхности материала и1 не обеспечивает удовлетворительное смачивание каолинового волокна цементным тестом, а также не позвол ет снизить его водопотребность, а 10% не позвол ет улучшить свойства материала и лишь приводит к его перерасходу . Тринатрийполифосфат примен етс  в виде водного раствора плотностью 0,98 г/см . Указанна  плотность  вл етс  наиболее оптимальной дл  получени  материала с высокими физико-химическими показател ми.

Дл  приготовлени  теплоизол ционного материала готов т образцы из предлагаемой сырьевой смеси. Эти составы отличаютс  друг от друга содержанием компонентов.

10

15

6489296

Каждую смесь готов т следующим образом .

Отдозированные по массе компоненты подвергают механическому сремешива- нию в лопастном смесителе до однородного состо ни  в течение 3-4 мин. При этом вначале перемешивают полые сферы и каолиновое волокно всухую, затем добавл ют цемент и вновь перемешивают. Раствор тринатрийполифосфата смешивают с алюмохромфосфатной св зкой при соотношении 1;(2,4-35). Из приготовленной смеси формуют образцы. Изготов- левде их производ т в металлических формах. Врем  вибрировани  составл ет

;,5-3 мин, после этого образцы высушивают на воздухе в течение 12 ч, а затем при 120°С и прокаливают при 800- С, Прокалку материала осуществл ют при выводе агрегата на рабочий режим при 1100°С.

Дл  испытани  образцов на теплопроводность и механическую прочность формуют кубы с длиной ребра 70 мм. Дл  испытани  на термостойкость формуют пластины размером 160x40x10 мм.

Результаты испытаний образцов и их характеристики приведены в таблице.

Из таблицы видно, что механическа  прочность материала выше, чем у из- , на 15-19 МПа, термостойкость в 2 раза, а срок твердени  сокращен на 3 сут и срок сушки на 50 ч,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Сырьева  смесь дл  изготовлени  теплоизол ционного материала, вклю

   ноземистыи цемент, алюмофосфатное св зующее и заполнитель, отличающа с  тем, что, с целью повышени  механической прочности, термостойкости и сокращени  времени сушки, ана содержит в качестве заполнител  полые сшеры из оксида алюмини  фракции 0,1-0,5 мм 40-50% и фракции 0,5- 3 мм 50-60;J и дополнительно тринат- рийполифосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Каолиновое волокно21-40

   Высокоглиноземистый цемент15-30

   Полые сферы из оксида алюмини  фракции

   0,1-0,5 мм 40-50%, фракции 0,5-3 мм 50-60%

   4-20

   Тринатрийполифосфат

   алюмохромфосфатное

   св зующее

   Составы, мас,% 1. Полые сферы из оксида алюмини : фракци