Способ изготовления огнеупорных изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК аа (и) эмв СПИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 00 делАм изоБРетений и ОткРцти И АВТОРСКОМУ(71) Специальчое конструкторско-тех нологическое бюро Института физической химии им. Л.В. Писаржевского,и Калушское производственное объеди-йенйе "Хлорвинил" им.60-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 755239, кл. С 04 В 35/14, 1980.2. Авторское свидетельство СССРУ 996389, кл. С 04 В 35/14, 1981(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЗПЩ путем прессования массы, включающей аэросил, модифицн рованный аммиаком или его органопроизводными, и углеродсодержащее кварцевое стекло, сушки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии и получения крупногабаритных легковесных изделий с высокой меяьнической прочностью и низкой теплопроводностью, в массу дополнительно вводят кварцевое волокно и иэделия прессуют из массы, содержащей,мас.йфАэросил, модифици,;рованный,аммиаком илиоргайопроизводными 76-89,7Углеродсодержащее,кварцевое стекло 10-, 20Кварцевое волокно О,3-41 1129Изобретение относится к получению легковесных материалов на основе двуокиси кремния, которые могут применяться для изготовления элементов тепловой или коррозионной защиты в химическом машиностроении, металлургии, криогенной технике.Известен способ получения пенокварцевой керамики путем смешения суспензии кварцевого стекла с пенообразователем и дальнейшим формова.вием из полученной пеномассы отливок, их сушки и спекания, Для снижения плотности в состав суспензии вводят добавки сульфата аммония и водный раствор поливинилового спирта..Спекание керамики осуществляют при температуре 1280-1320 С Я ,Недостатками способа являются сложность технологического приготовления пеномасс, а также невысокие теплоизоляционные и прочностные характеристики материала, обусловленные его пористой структурой.Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления огнеупорных изделий путем прессования заготовок объемом 40-100 см иэ порошкообразной массы, включающей аэро30 сил, модифицированный аммиаком или его органопроизводными, и углерод- содержащее кварцевое стекло, и сушки (2) .1Недостатками укаэанного способаявляются невозможность .непосредственного формования из пирогенной двуокиси кремния - аэросила, обработанногоаммиаком или его органопроизводными,объемных легковесных теплоизоляцион Оных изделий с повышенной механической,/так как при высушивании формовок,полученных прессованием увлажненноишихты, возникают поверхностные силы, 45.стягивающие частицы друг к другу,чтов целом приводит к усадке и растрескиванию заготовок. Кроме того, фор- .мовки имеют недостаточно высокуюстепень интегральной черноты (0,30,45) и являются прозрачными дляИК-лучей, особенно в интервале длинволн 4-0,5 мкм,. поэтому легковесныеформовки характеризуются недостаточно низкой теплопроводностью притемпературах выше 500 С, а такжесложностью технологии, предусматривающей обжиг заготовок,192 2Цель изобретения - упрощение тех-. нологии и получение крупногабаритных легковесных изделий с высокой механической прочностью и низкой теплопроводностью.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления огнеупорных изделий путем прессования массы, включающей аэросил, модифицированный аммиаком или его органопроизводными, и углеродсодержащее кварцевое стекло, сушки, в массу дополнительно вводят кварцевое волокно и изделия прессуют .из массы, содержащей, мас.7:Аэросил, модифицированныйаммиаком илиего органопроизводными 76-89,7Углеродсодержащее,кварцевое стекло 10-20Кварцевое волокно 0,3-4В качестве пирогенной двуокиси используют предпочтительно высокодисперсную двуокись крем-. ния - аэросил. Удельная поверхность частиц 150-400 м /г. Обработку двуокиси кремния аммиаком или его органопроизводными осуществляют как парофазным, так и жидкофазным методамн. Такое модифицирование двуокиси кремния можно осуществлять перед смешением компонентов или непосредственно на стадии замешивания шихты.В результате парофазной или жидкофазной обработки аммиак или амин посредством водородной связи взаимо действует с гидратно-гидроксильным ,покровом 802 и образует гидро(окиси аммония или органоаммония. Адсорбированные молекулы носят основной. характер и способствуют в случае увлажнения порошков поверхностному растворению двуокиси кремния и образованию кремнекислоты. При высушивании опрессованных изделий происходит обратный процесс - цолимеризация кремнекислоты, которая "сшивает" частицы двуокиси кремния в местах их соприкосновения, а это увеличивает механическую прочность материала.Введение в состав шихты кварцевого волокна устраняет растрескивание,получаемого легковесного материала и улучшает формование. Снижение концентрации кварцевого волокна11129192 3.ниже 0,3%. нерационально, так как при неравномерном распределении волокон возможно образование участков или объемов, не содержащих волокнистой добавки. Повышение. содер жания волокна выше 4 мас%: ухудшает процесс формования, так как из-за упругого последствия происходитрасслаивание,прессовок.Используемое в качестве добавкиО углеродсодержащее стекло получают спеканием в инертной атмосфере пористых аэрогелей; пропитанных газообразными органохлорсиланами - диметилдихлорсиланом, триметилхлор силаном. При спекании происходит пиролиз углеводородных радикалов. Образующийся углерод равномерно распределяется в объеме спеченного стекла. В зависимости от концен трации капсулированного углерода меняется степень черноты кварцевого стекла и может составлять 0,6-0,85 соответственно при0,5-3% веса углерода. Углеродсодер жащее кварцевое стекло, обладая высокой степенью черноты на уровне известных теплоотражающих добавок, имеет наименьшую удельную плотность (= 2,22 г/см) и не 30 вызывает кристаллизацию высокодисперсной кремнеземной составляющейапри температуре 90"1100 С. Тогда как известные добавки, особенно окислы железа, карбид кремния, вызы. вают кристаллизацию 802 уже при температуре 800-900 С, тем самымоснйжая прочностные свойства мате- .риала.Увеличение содержания тонкоиз мельченного углеродсодержащего кварцевого стекла в шихте выше 20% нецелесообразно. в связи с утяжелением материала. Уменьшение содержания углеродсодержащего стекла ниже 10% 45 малоэффективно для достижения поставленной цели. П р и м е р . 1. Двуокись кремния в , аэросип марки А 380(удельная поверхность 388 м /г) запари- вают 1 ч вэлектрообогреваемом:О реакторе аммиаком при 350 С и.давлении 0,2=кг/см.Приготовленные компоненты - 76 мас.% двуокиси кремния, 20% тонкоизмельченного (размер частиц 0,5- 5 мкм) углеродсодержащего кварцевого стекла с интегральной степенью черноты 0,85, 4 мас.% супертонкого штапельного кварцевого волокна загружают в высокооборотный смеси- тель, в который при непрерывном перемешивании массы вводят 40 мас.% по отношению к твердым частицам дистиллированной воды. Увлажненную массу при помощи разборной пресс-фор мы прессуют под давлением 20 кг/смф. Отформованные прессовки размером 40,0 40,0 5 см сушат в камерной сушилке при 120 С 10 ч. Высушенный легковесный материал имеет гомогенную тонкодисперсную структуру.П р и м е р 2. 83 мас.% двуокиси кремния аэросила марки А(удельная поверхность 306 м /г), 15 мас.% тонкоизмельченного углеродсодержащего кварцевого стекла с интегральной степенью черноты 0,82 м, 2 мас,% супертонкого штапельного кварцевого волокна загружают в высокооборотный смеситель,в который при непрерывном перемешивании массы вводят 40 мас.% по отношению к твердым частицам водного раствора аммиака (р 11 = 10,5). Увлажненную массу при помощи разборной пресс-формы прессуют под давлением 30 кг/см.Отформованные прессовки 50,50" 5 см сушат в камерной сушилке при 105 С 14 ч.Высушенный легковесный материал имеет гомогенную тонкодисперсную структуру.50 55 Полученный материал обладает повышенной температурной устойчивоо стью. Нагрев материала до 1100 С не приводитк изменению размеров прессовок из-за миграции, частиц.Такая высокая температурная устойчивость материала связана с образованием в.процессе сушки проч-, ной. связи между частицами Бх 02 в виде перемычек. П р и м е р 3, 89,7 мас,% двуокиси кремния аэросила марки Л,-175 (удельная поверхность 172 м/г), 10 мас.% тонкоизмельченного углеродсодержащего кварцевого стекла . с интегральной степенью черноты 0,85, 0,3 мас.% супертонкого штапельного кварцевого волокна загружают в высокооборотный смеситель, в который.,при непрерывном перемевв- ванин массы вводят 40 мас.% по3отноаений к твердьвю частицам водного раствора этилендиамина (рН 9,5).,Увлааненную массу при помощи разборной пресс-формы прессует под давлением 50 кгlсмф. ОтФормоМнные .прессовки 20 10 5 смф суаат в камерной суаилке нри 105 С 14 ч.1129192 бВтаблице приведены характеристи-ки материалов, полученных предлагаемым способом,Такии образом, способ позволяет5 без спекания формовок получатьлегковеснмй материал с повышенноймеханической прочностью и предельно низкой теплопровоцностью,