Теплоизолирующий и теплопроводный бетоны на алюмофосфатной связке (варианты)

ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ И ТЕПЛОПРОВОДНЫЙ БЕТОНЫ НА АЛЮМОФОСФАТНОЙ СВЯЗКЕ (ВАРИАНТЫ) Группа изобретений относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных высокопрочных неэлектропроводных изделий из корундовых и карбид-кремниевых бетонов на алюмофосфатной связке. Задача предлагаемой группы изобретений: создание формованных теплоизолирующих и теплопроводных бетонов на алюмофосфатной связке с высокими прочностными характеристиками, позволяющими применять бетоны в качестве конструкционных материалов, работающих при высоких температурах. Теплоизолирующий бетон на алюмофосфатной связке по первому варианту включает фосфатное связующее и смесь, в качестве фосфатного связующего используют ортофосфорную кислоту концентрацией 65-75%, а в качестве смеси используют смесь разных фракций электрокорунда марки 25 А. Теплопроводный бетон на алюмофосфатной связке по второму варианту включает фосфатное связующее и смесь,в качестве фосфатного связующего используют ортофосфорную кислоту концентрацией 65-75%,а в качестве смеси используют смесь электрокорунда марки 25 А фракции 220 и дополнительно смесь карбида кремния марки 53 С. Технический результат - высокие прочностные характеристики,позволяющие применять бетоны в качестве конструкционных материалов, работающих при высоких температурах.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ПИККЕРАМА" (RU) Группа изобретений относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных высокопрочных неэлектропроводных изделий из корундовых и карбид-кремниевых бетонов на алюмофосфатной связке. Известен состав по патенту РФ 2365561 от 11.12.2007, опубл. 27.08.2009, МПК С 04 В 35/10. Масса для изготовления огнеупорных теплоизоляционных материалов и изделий включает связующее на основе алюмофосфатов и шихту в виде смеси из огнеупорного наполнителя, выбранного из группы оксидов алюминия и алюмосиликатов и одного или двух выбранных из группы сложных оксидов магния,железа, кремния и алюминия (вермикулит-перлит) при следующем соотношении компонентов, мас.%: шихта - 35-85; фосфатная суспензия - 15-65. В качестве связующего на основе алюмоборфосфатного или алюмохромфосфатного связующего с алюмосиликатным огнеупорным наполнителем фракции 0,125-0 мм в количестве 0,1-15% от массы суспензии, при следующем соотношении компонентов шихты: для смеси из огнеупорного наполнителя с перлитом массовые части составляют соответственно 1,0 и 0,044,0; для смеси из огнеупорного наполнителя с вермикулитом массовые части составляют соответственно 1,0 и 0,05-2,5; для смеси из огнеупорного наполнителя с перлитом и вермикулитом массовые части составляют соответственно 1,0 - для наполнителя, 3,95-0,05 - для перлита, 0,05-2,45 - для вермикулита. Недостатки вещества: связующие на алюмофосфатах при обжиге смеси всегда выделяют низкотемпературные вещества - хром, бор, что приводит к загрязнению изделий и собственно футеровки, алюмосиликаты и оксиды алюминия относятся к разным группам по химическому взаимодействию с фосфатными связующими и резко снижают характеристики образующегося кристаллического ортофосфата алюминия в виде связки. Известен состав вещества по патенту РФ 2365562 от 13.07.2007, опубл. 27.08.2009, МПК С 04 В 35/66, С 04 В 35/103. Огнеупорная масса содержит, мас.%: графит - 5-8; фосфатный пластификатор - 5-10; мелкозернистый огнеупорный порошковый наполнитель из группы белый электрокорунд, шамот зернистостью менее 63 мкм - 4-25; органические волокна - 0,05-10, 15; отходы производства углеродистого передельного феррохрома - 2-6; порошковый заполнитель из группы белый электрокорунд, карбид кремния или шамот зернистостью 6-0,5 мм - остальное. Недостатки огнеупорной массы: наличие графита и органического волокна, повышающих пористость массы при последующем обжиге, существенно снижают гомогенность массы из-за различной плотности по сравнению с наполнителем и при обжиге вещества их отходы сгорания загрязняют и повышают теплопроводность и электропроводность. Состав порошкового наполнителя из электрокорунда, карбида кремния и алюмосиликатов не может быть гомогенизирован по требуемым характеристикам огнеупорности, теплопроводности и прочности. Известен состав вещества по патенту РФ 2245864 от 09.07.2003, опубл. 10.02.2005, МПК С 04 В 35/106, выбранный в качестве прототипа. На стадии подготовки шихты поверхность сфероидных частиц электрокорундового наполнителя смачивают олеиновой или стеариновой кислотой в количестве 0,5-1,0% от общего количества фосфатного связующего. В процессе смешивания вводят дискретно фосфатное связующее и мелкодисперсную смесь совместного помола, содержащую компоненты, мас.%: Al2O3 - 4780 ZrO2SiO2 - 20-53, при содержании компонентов в шихте, мас. %: электрокорундовый наполнитель - 50-70,мелкодисперсная смесь совместного помола - 30-50,фосфатное связующее сверх 100% - 5-10. Шихту гомогенизируют, формуют, осуществляют воздушное твердение заготовок, обжигают при температуре разложения цирконового концентрата и охлаждают с изотермической выдержкой в интервале температур 1100-900 С. Фракционный состав электрокорундового наполнителя находится в пределах 0,1-3 мм. Размер частиц мелкодисперсной смеси совместного помола составляет 0,002-0,005 мм. В качестве фосфатного связующего используют ортофосфорную кислоту. Недостатки вещества: наличие нейтрального к ортофосфорной кислоте мелкодисперсного наполнителя в виде ZrO2SiO2 резко снижает прочность. Задача предлагаемой группы изобретений - создание формованных теплоизолирующих и теплопроводных бетонов на алюмофосфатной связке с высокими прочностными характеристиками, позволяющими применять бетоны в качестве конструкционных материалов, работающих при высоких температурах. Технический результат - высокие прочностные характеристики, позволяющие применять бетоны в качестве конструкционных материалов, работающих при высоких температурах. Поставленная задача достигается тем,что в первом варианте теплоизолирующий бетон на алюмофосфатной связке, включает фосфатное связующее и смесь. В качестве фосфатного связующего используют ортофосфорную кислоту концентрацией 65-75%, а в качестве смеси используют смесь разных фракций электрокорунда марки 25 А, при следующем соотношении компонентов по FEPA 32GB 1971,мас.%: для корундового теплоизолирующего бетона использован состав, мас.% по FEPA32GB 1971 электрокорунд марки 25 А 28-36 мас.% фракции 20,-1 024277 22-24 мас.% фракции 46,15-20 мас.% фракции 80,25-35 мас.% фракции 220; ортофосфорная кислота концентрацией 70% в количестве 10-12 сверх 100 мас.%. Электрокорунд марки 25 А - диапазон частиц (мкм) 630-1600, основной 1000-1250, соответствиеFEPA - F20. Электрокорунд марки 25 А - диапазон частиц (мкм) 200-500, основной 315-400, соответствие FEPA F46. Электрокорунд марки 25 А - диапазон частиц (мкм) 100-250, основной 160-200, соответствие FEPA F80. Электрокорунд марки 25 А - диапазон частиц (мкм) 28-80, основной 50-63, соответствие FEPA F220. Поставленная задача достигается тем, что во втором варианте теплопроводный бетон на алюмофосфатной связке включает фосфатное связующее и смесь. В качестве фосфатного связующего используют ортофосфорную кислоту концентрацией 65-75%, а в качестве смеси используют смесь электрокорунда марки 25 А фракции 220 и дополнительно смесь карбида кремния марки 53 С, при следующем соотношении компонентов по FEPA 32GB 1971, мас.%: для карбид-кремниевого теплопроводного бетона марки 53 С, мас.% по FEPA 32GB 1971 электрокорунд марки 25 А - 25-35 мас.% фракции 220,карбид кремния SiC марки 53 С - 32-36 мас.% фракции 20, 18-24 мас.% фракции 46, 15-20 мас.% фракции 80,ортофосфорная кислота концентрацией 70% в количестве 10-12 сверх 100 мас.%. Электрокорунд марки 25 А - диапазон частиц (мкм) 28-80, основной 50-63, соответствие FEPA F220. Карбид кремния марки 53 С - диапазон частиц 1250-1000, соответствие FEPA - F20. Карбид кремния марки 53 С - диапазон частиц 500-315, соответствие FEPA - F46. Карбид кремния марки 53 С - диапазон частиц 200-160, соответствие FEPA - F80. Для всех заявляемых составов способ получения бетонов на алюмофосфатной связке одинаков. Смесь из наполнителя заявляемых фракций и ортофосфорная кислота 70% концентрации смешиваются до гомогенного состояния и заливаются в формы. Последующий низкотемпературный обжиг формирует прочные огнеупорные изделия из бетонов на алюмофосфатной связке, в качестве которой выступает кристаллический ортофосфат алюминия. В табл. 1 показаны теплоизолирующие неэлектропроводные корундовые бетоны. Данные для бетонов при температуре +1000 С. В табл.2 показаны теплопроводные неэлектропроводные бетоны. Данные для бетонов при температуре +1000 С. Фракционный состав вещества бетона во многом определяет его теплофизические и прочностные характеристики, что связано с плотностью упаковки зерен смеси наполнителя в объеме. При одинаковой огнестойкости корундовых бетонов на алюмофосфатной связке (табл. 1) теплоизолирующий бетон состава 1 имеет минимально допустимую прочность, среднюю пористость и высокую для огнеупоров теплопроводность. Сравнимые характеристики показывает бетон состава 3 с более высокой пористостью. Для бетона состава 2 теплофизические и прочностные характеристики имеют значения близкие к оптимальным: высокую огнестойкость, максимальную прочность, минимальные значения теплопроводности и пористости. Аналогичное распределение характеристик в зависимости от состава показывают карбидкремниевые составы на алюмофосфатной связке (табл. 2). При одинаковой огнестойкости бетон состава 1 имеет меньшую прочность и меньшую теплопроводность. Бетон состава 3 показывает близкие характеристики. Для бетона состава 2 теплофизические и прочностные характеристики имеют значения близкие к оптимальным: высокую огнестойкость, максимальную прочность и теплопроводность, минимальное значение пористости. Таблица 1 Теплоизолирующие неэлектропроводные корундовые бетоны) данные для бетонов при температуре +1000 С. Таблица 2 Теплопроводящие неэлектропроводные бетоны) данные для бетонов при температуре +1000 С. Предлагаемые теплоизолирующий и теплопроводный бетоны на алюмофосфатной связке обладают высокими прочностными характеристиками, которые позволяют применять их в качестве конструкционных материалов, работающих при высоких температурах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Теплоизолирующий бетон на алюмофосфатной связке, включающий в качестве фосфатного связующего ортофосфорную кислоту концентрации 65-75% и смесь, отличающийся тем, что в качестве смеси используют смесь разных фракций электрокорунда марки 25 А при следующем соотношении компонентов по FEPA 32GB 1971, мас.%: электрокорунд фракции с размером частиц в диапазоне 1000-1250 мкм - 28-36 мас.%; электрокорунд фракции с размером частиц в диапазоне 315-400 мкм - 22-24 мас.%; электрокорунд фракции с размером частиц в диапазоне 160-200 мкм - 15-20 мас.%; электрокорунд фракции с размером частиц в диапазоне 50-63 мкм - 25-35 мас.%; ортофосфорная кислота - 10-12% в расчте на массу бетона. 2. Теплопроводный бетон на алюмофосфатной связке, включающий в качестве фосфатного связующего ортофосфорную кислоту концентрацией 65-75% и смесь, отличающийся тем, что в качестве смеси используют смесь электрокорунда марки 25 А фракции 220 и смесь карбида кремния марки 53 С при следующем соотношении компонентов по FEPA 32GB 1971, мас.%: электрокорунд фракции с размером частиц в диапазоне 50-63 мкм - 25-35 мас.%; карбид кремния фракции с размером частиц в диапазоне 1000-1250 мкм - 32-36 мас.%; карбид кремния фракции с размером частиц в диапазоне 315-500 мкм - 18-24 мас.%; карбид кремния фракции с размером частиц в диапазоне 160-200 мкм - 15-20 мас.%; ортофосфорная кислота - 10-12% в расчте на массу бетона.