смесь для изготовления теплоизоляции

Формула изобретения

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ИЗВЕСТЬ, КРЕМНЕЗЕМИСТЫЙ КОМПОНЕНТ В ПЕРЕСЧЕТЕ СООТВЕТСТВЕННО НА САО И SIO₂ В СООТНОШЕНИИ 0,2-2 И НАПОЛНИТЕЛЬ В ВИДЕ ВОЛЛАСТОНИТА АМОРФНОЙ СТРУКТУРЫ, ОТЛИЧАЮЩАЯСЯ ТЕМ, ЧТО ДОПОЛНИТЕЛЬНО К ВОЛЛАСТОНИТУ АМОРФНОЙ СТРУКТУРЫ ВВЕДЕНО БАЗАЛЬТОВОЕ ВОЛОКНО ДЛИНОЙ 13-15 ММ ПРИ СООТНОШЕНИИ ЕЕ К ДИАМЕТРУ ОТ 8000 ДО 9000 ПРИ СЛЕДУЮЩЕМ СООТНОШЕНИИ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ, МАС.%:

НАПОЛНИТЕЛЬ
(СМЕСЬ ВОЛЛАСТОНИТА
АМОРФНОЙ СТРУКТУРЫ
С БАЗАЛЬТОВЫМ ВОЛОКНОМ)	50 - 60
ИЗВЕСТЬ И КРЕМНЕЗЕМИСТЫЙ
КОМПОНЕНТ В ПЕРЕСЧЕТЕ
СООТВЕТСТВЕННО НА САО И SIO2
В СООТНОШЕНИИ 0,2 - 2	40 - 50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоизоляционным материалам, в частности к составам смесей для изготовления теплоизоляции, используемой в металлургии.

Известна смесь для изготовления теплоизоляции, включающая известь, кремнеземистый компонент и наполнитель из волластонита кристаллической и аморфной структуры в соотношении 50:50.

Смесь содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:

Известь (на СаО)	4-10
Кремнеземистый компонент (на SiO2)	6-12
Наполнитель (смесь волластонита
кристаллической структуры
с волластонитом аморфной структуры
в соотношении 50:50) -	остальное

(RU № 2057738, МПК С04В 28/18, от 08.07.1993, опубл. 10.04.1996 г.).

Смесь готовили перемешиванием предварительно приготовленной смеси волластонита кристаллического и аморфного с известью в виде известкового молока, кремнеземистым компонентом и водой.

Недостатком данного состава является высокая усадка и низкая температуростойкость при высоких температурах.

Известно также использование в сырьевой смеси для получения теплоизоляции на основе кремнеземсодержащего компонента и извести базальтового волокна в качестве волокнистого наполнителя (GB 1280993 А, С04В 28/18, 12.07.1972), но для достижения минимальной усадки изделий требуется определенное базальтовое волокно.

Наиболее близким аналогом является сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции по US 4128434 А, С04В 28/18, 05.12.1978.

Известная сырьевая смесь содержит, вес.ч.: известь в расчете на СаО 15-40, кремнеземсодержащий компонент в расчете на SiO₂ 20-40, волластонит 15-40, минеральное волокно до 15.

Задачей предлагаемого состава является получение теплоизоляционного материала, имеющего низкую усадку в более широком температурном интервале, что обеспечивает, как следствие, более высокую температуростойкость.

Достигается это тем, что смесь для изготовления теплоизоляции, включающая известь и кремнеземистый компонента в пересчете на СаО и SiO₂ в соотношении 0,2-2,0 и наполнитель в виде волластонита аморфной структуры, согласно изобретению дополнительно к волластониту аморфной структуры введено базальтовое волокно длиной 13-15 мм при соотношении ее к диаметру от 8000 до 9000, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Наполнитель	50-60
(смесь волластонита
аморфной структуры
с базальтовым волокном)
Известь и кремнеземистый
компонент в пересчете
соответственно на СаО и SiO2
в соотношении 0,2-2	40-50

В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.

В сравнении с прототипом в заявляемом составе произведена замена волластонита кристаллической структуры на базальтовое волокно, что позволяет значительно снизить напряжения, возникающие в момент фазового перехода тоберморита, как продукта взаимодействия извести и кремнеземистого компонента, в -волластонит. Компенсация напряжений в заявляемой теплоизоляционной смеси происходит, кроме того, благодаря волокнистой структуре как самого аморфного волластонита, так и введенных дополнительно базальтовых волокон с заданным соотношением длины волокон к их диаметру. Обеспечение в заявляемой смеси соотношения извести к кремнеземистому компоненту в пересчете соответственно на СаО и SiO₂ в пределах 0,2-2,0, дополнительного введения в наполнитель к аморфоному волластониту базальтового волокна в соотношении 40:60, а также обеспечение заявляемых оптимальных размеров базальтового волокна (длина базальтового волокна 13-15 мм, при этом соотношение длины базальтового волокна к диаметру от 8000 до 9000) приводит к существенному снижению усадки при температуре 800-900°С.

Состав для теплоизоляции реализуется следующим образом. В пропеллерную мешалку заливается вода, далее подается известь в виде известкового молока, кремнеземистый компонент и наполнитель. Механическая смесь наполнителя готовилась предварительно в смесителе. При этом соотношение аморфного волластонита и базальтовых волокон поддерживалось на уровне 40:60. В качестве аморфного волластонита использован синтетический волластонит, получаемый синтезом аморфных кремнистых (опока, диатомит, трепел) и карбонатных пород (мел, известняк). После операции смешивания наполнитель представлял однородную смесь, помещаемую в дальнейшем в пропеллерную мешалку. Соотношение твердых компонентов и воды поддерживалось 1:1, время перемешивания в смесителе 15 мин. Усредненная в пропеллерной мешалке масса заливается в разъемные формы. Распалубленные и высушенные изделия подвергаются сушке и автоклавному твердению при давлении 1-2 МПа и температуре 180°С. Продолжительность автоклавирования - 24 ч. Последующая термообработка осуществляется при температурах 600-900°С. Составы смесей для изготовления теплоизоляции, а также показатель усадки в сравнении с прототипом представлены в таблице 1. Анализ данных табл.1 свидетельствует, что при равном содержании наполнителя в смеси (например, при 50 мас.%) наименьшую усадку имеют составы теплоизоляционной смеси при соотношении в смеси извести и кремнеземстого компонента в пересчете соответственно на СаО и SiO₂ от 0,2 до 2,0. Данный диапазон выбран оптимальным, так как при соотношении СаО/SiO ₂ от 0,2 до 2,0 наблюдается минимальная усадка. При изменении заявляемого соотношения наблюдается тенденция повышения усадки во всем диапазоне температур.

Таблица 1
Номер состава	Массовое соотношение в смеси извести и кремнеземистого компонента СаО/SiO2 в пересчете соответственно на СаО и SiO 2	Содержание наполнителя в смеси, мас.%	Усадка при температуре, %
650	700	750	800	850	900
Прототип	-		0,50	-	-	2,00
1	0,1	50	0,50	0,52	0,56	1,50	1,47	1,65
2	0,2	50	0,44	0,49	0,54	1,50	1,38	1,57
3	1,0	50	0,42	0,49	0,54	1,50	1,38	1,56
4	1,5	50	0,40	0,45	0,50	1,10	1,30	1,50
5	2,0	50	0,30	0,32	0,42	0,96	1,20	1,50
6	2,1	50	0,52	0,54	0,58	1,52	1,54	1,59

В таблице 2 приведены данные по усадке теплоизоляционной смеси в интервале температур 650-900°С при постоянном наиболее благоприятном массовом соотношении в смеси извести и кремнеземистого компонента (СаО/SiO₂) - 2,0 при изменении содержания наполнителя в заявляемых пределах.

Таблица 2
Номер состава	Массовое соотношение в смеси извести и кремнеземистого компонента - СаО/SiO2	Содержание наполнителя в смеси, мас.%	Усадка при температуре, %
650	700	750	800	850	900
1	2,0	40	0,39	0,45	0,49	1,25	1,84	1,75
2	2,0	50	0,30	0,32	0,42	0,96	1,20	1,50
3	2,0	60	0,28	0,28	0,35	0,88	1,15	1,32
4	2,0	70	0,33	0,39	0,46	1,15	1,56	1,71

Анализ данных табл.2 свидетельствует, что при равном массовом соотношении в смеси извести и кремнеземистого компонента (например, 2,0) наименьшую усадку имеют составы теплоизоляционной смеси при содержании наполнителя в смеси в пределах 50-60 мас.%. Данный диапазон выбран оптимальным, так как при содержании наполнителя 50-60 мас.% наблюдается минимальная усадка. При изменении заявляемого содержания наполнителя наблюдается тенденция повышения усадки во всем диапазоне температур.

В табл.3 приведены данные по усадке теплоизоляционной смеси в интервале температур 650-900°С при постоянном наиболее благоприятном массовом соотношении в смеси извести и кремнеземистого компонента (СаО/SiO₂) - 2,0, при постоянном содержании наполнителя в оптимальном количестве 60 мас.% при изменении соотношения в наполнителе аморфного волластонита и базальтового волокна в заявляемых пределах.

Таблица 3
Номер состава	Массовое соотношение в смеси извести и кремнеземистого компонента - СаО/SiO2	Содержание наполнителя в смеси, мас.%	Соотношение в наполнителе аморфного волластонита и базальтового волокна	Усадка при температуре, %
650	700	750	800	850	900
1	2,0	60	60:40	0,41	0,55	0,65	1,75	2,04	2,75
2	2,0	60	50:50	0,34	0,39	0,55	1,24	1,36	1,50
3	2,0	60	40:60	0,28	0,28	0,35	0,88	1,15	1,32
4	2,0	60	30:70	0,33	0,39	0,49	1,20	1,28	1,65

Анализ данных табл.3 свидетельствует, что при равном массовом соотношении в смеси извести и кремнеземистого компонента (например, 2,0), равном содержании наполнителя в смеси 60 мас.% наименьшую усадку имеют составы теплоизоляционной смеси при соотношении в наполнителе аморфного волластонита и базальтового волокна в пределах 40:60. Данное соотношение выбрано оптимальным, так как при соотношении в наполнителе аморфного волластонита и базальтового волокна 40:60 наблюдается минимальная усадка. При изменении заявляемого соотношения наблюдается тенденция повышения усадки во всем диапазоне температур.

В табл.4 приведены данные по усадке теплоизоляционной смеси в интервале температур 650-900°С при постоянном наиболее благоприятном массовом соотношении в смеси извести и кремнеземистого компонента (СаО/SiO₂) - 2,0, при постоянном содержании наполнителя в оптимальном количестве 60 мас.%, при оптимальным соотношении в наполнителе аморфного волластонита и базальтового волокна 40:60 при изменении соотношения длины базальтового волокна к диаметру в заявляемых пределах.

Таблица 4
№ состава	Массовое соотношение в смеси извести и кремнеземистого компонента СаО/SiO2	Содержание наполни теля в смеси, мас.%	Соотношение длины базальтового волокна к диаметру	Усадка при температуре, %
650	700	750	800	850	900
1	2,0	60	7000	0,42	0,57	0,68	1,70	1,94	2,05
2	2,0	60	8000	0,32	0,33	0,45	1,04	1,21	1,38
3	2,0	60	9000	0,28	0,28	0,35	0,88	1,15	1,32
4	2,0	60	1000	0,39	0,49	0,59	1,80	1,98	2,65

Анализ данных табл.4 свидетельствует, что при равном массовом соотношении в смеси извести и кремнеземистого компонента (например, 2,0), равном содержании наполнителя в смеси (например, 60 мас.%), оптимальном соотношении в наполнителе аморфного волластонита и базальтового волокна в пределах 40:60, наименьшую усадку имеют составы теплоизоляционной смеси при соотношении длины базальтового волокна к диаметру от 8000 до 9000.

Данное соотношение выбрано оптимальным, так как при соотношении длины базальтового волокна к диаметру от 8000 до 9000 наблюдается минимальная усадка. При изменении заявляемого соотношения наблюдается тенденция повышения усадки во всем диапазоне температур.