Шихта для получения пористого материала

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 1973508 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 04 В 35/48 С 04 В 21/Об Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 1511.82. Бюллетень Мо 42 Дата опубликования описания 1511,82 А,А,Дабижа, В.С,Туников, Д.С.Рутман, Ю.С.Торопов и С.Ю.Плинер(54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА Изобретение относится к огнеупор- .ной промышленности и может быть использовано для изготовления высокопо" ристых огнеупорных изделий на основе диоксида циркония, применяемых в качестве теплоизоляции высокотемпературных агрегатов, работающих при температуре до 2273 К. Известна сырьевая масса 13 для изготовления циркониевых легковесных изделий зернистого строения, которая содержит в качестве наполнителя плотные зерна (объемный вес; 4,98 г/см ) стабилизированного диоксида циркония (содержание 2 сО 90) размером до 0,5 мм. В качестве связки используется стабилизированный диоксид циркония того же химического состава и плотности с максимальным размером частиц б 0 мкм. При этом преобладаю- . щий размер тонкомолотой составляющей соответствует 20-40 мкм, а содержание зерен менее 5 мкм колеблется в пределах 5-10. В качестве. выгорающей дОбавки используется нефтяной кокс (зольность 1,3-3, содержащие 5)0 - 38) с максимальной величиной зерна 0,5 мм и содержанием 25 фракции 0,088 мм. Выаеперечисленные компоненты ис-пользуются при следующем соотношении,об.:фракционированный .керамический бой 25-35Стабилизированныйдиоксид циркония 25-35Нефтяной кокс 30-50Недостатком данной массы являетсявысокая плотность материала (общаяпористость не превьхаает 50). Наиболее близкой к предложенной потехнической сущности и достигаемомурезультату является огнеупорная масса (21 для получения пористого материала, включающая 50 пористых гранул диоксида циркония с размером до0,5 ьщ, 25-30 тонкомолотой стабили" 20 зированной двуокиси циркония, нефтяной кокс (20-25).Недостатком известной массы является то, что используемый диоксидциркония имеет, повышенное содержание 24 примесей, которые вносятся в материал в процессе измельчения, перемешнвания компонентов и в синтезе твердых растворов. Вредное влияние примесей заключается в снижении температуры плавления материала, увеличенииползучести при высоких температурах.Кроме того, примеси связывают стабилизирующие окислы в соответствующиесоединения, ускоряют процесс дестабилизации. Несмотря на то, что длясинтеза твердых растворов применяютдлительный высокотемпературный обжиг, 5твердофазные реакции проходят не дооконца и для получения полностью стабилизированного диоксида циркония не"обходимо вводить значительно большееколичество стабилизирующих окислов,чем требуется в соответствии с диаграммой.Кроме того, использование в качестве выгорающей добавки нефтяногококса с,зольностью 2 вызывает разрыхление структуры изделий, вследствие склонности к взаимодействию с углеродом при повышенных температурах.Использование нефтяного кокса неравномерного зернового состава с повы Ошенным (50) содержанием пылевиднойфракции отрицательно влияет на Формуемость масс, ограничивает увеличение содержания выгорающей добавкивследствие повышенной удельной повер хности, так и сгорание ее без остаткапри термической обработке. Иэделияиз таких масс характеризуются неудовлетворительным строением и невысокойтермостойкостью и пористостью.ЗОЦель изобретения - повышение пористости и снижение температуры обжига при сохранении прочности и термостойкости материала,Поставленная цель достигается тем,З 5 что шихта для получения пористого материала, включающая пористый наполнитель на основе двуокиси циркония, порошок стабилизированной двуокиси циркония и выгорающую добавку, со О держит наполнитель с пористостью 85- 93, порошок размером частиц менее 5 мкм, а в качестве выгорающий добавки пенополистирол с размером зерна 0,3-1,6 мм при следующем соотношении 45 компонентов, об.:Пористый наполнитель на основедвуокиси циркония 38-65Порошок стабили 50эированной двуокиси циркония 17-25Пенополистирол 15-45Причем в качестве пористых гранул шихта содержит фракционированный бой Пенокерамики и порошок стабилизированной двуокиси циркония, полученный путем совместного осаждения.Порошок стабилизированного диоксида циркония, полученней совместным осаждением из раствора солей и ис- "О польэуемый в качестве связки, обладает рядом преимуществ по сравнению с тем, которЫй получен по традиционной ,технологии и применявшийся в прототипе, К ним относятся порошок диокси да циркония, который представляетсобой однофазный материал, имеющиймалый размер исходных кристаллов,равномерное распределение окиси иттрия в твердом растворе и повышеннуючистоту - содержание примесей составляет не более 0,5.Это позволяет спекать пористый материал при температуре 1823 К, Водная суспензия из стабилизированногодиоксида циркония с размером частицдо 5 мкм обладает хорошими вяжущимисвойствами, что обеспечивает хорошийконтакт с наполнителем и высокуюпрочность полуфабриката и изделийпосле обжига вследствие образованияспеченной и прочной структуры вокругсферических пор и наполнителя, снижаятем самым дополнительную усадку иэделий при высоких температурах.Пенополистирол, имеющий правильнуюшарообразную Форму и поэтому минимальную поверхность, также способствует использованию минимального количества наиболее "тяжелой" составляющей массы - связки. После выгоранияпри температуре 423-673 К пенополистирол оставляет после себя шарообразные поры, которые оказывают положительное влияние на механическиесвойства, а размер пор (0,3-1,6 мм)благоприятно влияет на термостойкость,локалиэуя возникающие трещины, и недают возможности спекаться этомуматериалу до 2373 К,Использование наполнителя с болеевысокой пористостью способствует увеличению пористости всей массы. Повышениев массе объемного содержаниянаполнителя по сравнению с прототипом также положительно влияет натермостойкостьДля изготовления теплоизоляционной керамики водную суспензию стабилиэированного диоксида циркония плотностью 2,0-2,7 г/см и рН 2-2,5 смешивают, с пенополистиролом и с боемпенокерамики и формуют на вибростолев активной форме.П р и м е р 1, Для получения легковесных блоков, используемых в качестве футеровки высокотемпературнойпечи 1 температура на горячей стороне2273 К), применяют полифракционныйбой пенокерамики иэ ЕгО с общей пористостью 85 и размером 0,3-0,06 мм,пенополистирол Фракции 0,6-1,0 мм.Водную суспензию диоксида циркония сплотностью 2,53 г/см смешивают в течение 2"3 мин с наполнителем и пенополистиролом при следующем содержанйи компонентов, об,: .Фракционированныйбой пенокерамики 38на основе диоксидаразмером частиц ме"нее 5 мкм 17Пенополистирол 45После перемешивания формовочнуюмассу укладывают в активные формыразмером 280190 ф 60, установленныена вибростоле,Виброформование продолжаетсяЗО с при амплитуде 0,5 мм и частоте2800 кол/мин, Процесс формообразования продолжают 1,5-2 ч, Полученныйполуфабрикат характеризуется отсутствием трещин. После обжига в туннельной печи при температуре 1823 К блокиимеют общую пористость 66, прочностьпри сжатии 7,4 МПа, термостойкость 21воздушных теплосмен от 1273 К (приобдуве сжатым воздухом)..П р и м е р 2, Фракционированныйбой пенокерамики с пористостью 90и размером 0,3-0,063 мм, пенополистирол фракции 0,1-1,6 мм смешивают сводной суспензией стабилизированногодиоксида циркония с плотностью ф2,3 г/смЗ при соотношении компонен-тов, об.:Фракционированныйбой пенокерамикина основе диоксидациркония 65Стабилизированныйдиоксид цирконияс размером частицменее 5 мкм ЭОПенополистирол 15После формования и обжига при1823 К теплоизоляционные блоки имеютобщую пвристость 61, прочность присжатии 14 МПа термостойкость 18 воз"душных теплосмен,П р и м е р 3, Фракционированныйбой пенокерамики с пористостью 93 ипенополистирол фракции 0,3-0,6 ьясмешивают с водной суспензией стабилизированного диоксида циркония с 5 плотностью 2,4 г/смз при соотношениикомпонентов, об.:Фракционированныйбой пенокерамикина основе диоксида1 О циркония 38Стабилизированныйдиоксид цирконияс размером частицменее 5 мкм 17 15 Пенополистирол 4 5После формования и обжига блокиимеют общую пористость 73, прочностьпри сжатии 6,8 МПа, термостойкость19 воздушных теплосмен.20В таблице представлены свойстваогнеупорных изделий по предлагаемомуизобретению и прототипу. 25 Таким образом, на основе высокодисперсного предварительно стабили" зированного диоксида циркония с вве,дением пористого зернистого наполнителя и пенополистирола при темпера" З 0 туре 1823 К, т,е. на 200 К ниже, чемв прототипе, получены огнеупорные из,делия, обладающие по сравнению с прототипом более высокими (в 1,2-1,5 раза) термостойкостью, Общей пористостью до 73 с сохранением прочности и используемые в качестве футеровки высокотемпературной печи при температуре до 2273 К (дополнительная усадка не превышает 1);1 1од 1 1 ц 5 ххноххоа БлоххЬай аооеехх ос нихи 5 жх И х н о н о й й 1 ох аа еРх 1 О м о йххЦ1 Яц 63 Х 1Д е ое х йн х 1 ФХ 1 х Ы Д 1Ц 1 и о х О 1 ХоН (О 3 1О т( о 1 1 1Бвх О 1 дмОНВ Е Ся и( й Р Е аооодо вно хо 3 о Еоы б(дхц с31 хжРь( н нхвоох(бка а о ахх хо с1(б (бя х.вд х о к6 Ц 3 ХХ973508 12 Формула изобретения Составитель В.Соколова Редактор И.Дылын ТехредМ,Надь Корректор О, БилакЗаказ 8603/24 Тираж 641 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5иеееаеЮЮшэфилиал ППП "Патент", г.узй"ород, ул,Проектная, 4Шихта для получения пористого материала, включающая пористый наполни- тель на основе двуокиси циркония, порошок стабилизированной двуокиси цир- б кония и выгбрающую добавку, о т л и " ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения пористости и снижения температуры обжига при сохранении прочности и термостойкости материала, 10 она содержит наполнитель с пористостью 85-93, порошок размером частиц менее 5 мкм, а в качестве выгорающей добавки - пенополистирол с размером зерна 0,3-1,6 мм при следующем соотношении компонентов, об.: Пористыйнаполнительна основе двуокиси циркония 38-65Порошок стабилизированнойдвуокиси циркония . 17-25Пенополистирол 15-45Источники информации,принятые во внимание при экспертизе