Спец ОгнеупорКомплект СпецОгнеупорКомплект

Главная ] Вверх ] Эффективность рафинирования жидкого алюминия при воздействии на расплав колебаний ультразвуковой частоты ] Возможность удаления неметаллических включений из расплава при помощи керамических фильтров ] Влияние состава высокотемпературных поверхностно активных веществ на служебные характеристики огнеупоров ] Основные принципы выбора теплоизоляционных материалов при высоких температурах эксплуатации ] Монолитные огнеупорные изделия и сухие бетонные смеси с добавками спеченой алюмохромистой шпинели ] Применение покрытий на основе графита в черной металлургии ] Сочетание технологии изотермической прибыльной оболочки и пенокерамического фильтра для прямоточной заливки высокотехнолог... ] [ Новые высокотемпературные теплоизоляционные материалы ] Роторно-наклонные печи компании INTEC (Германия) с футеровкой компании «СпецОгнеупорКомплект» ] Применение керамобетонов в металлургии ]

English


 

Библиотека

Новые высокотемпературные теплоизоляционные материалы

И.Д. Кащеев, профессор, д. т.н., заведующий кафедрой "Химической технологии керамики и огнеупоров" Уральского федерального университета;
Е.Н. Демин
, ООО "СпецОгнеупорКомплект"

Статья опубликована в журнале "Новые огнеупоры" № 3 за 2012 год

Экологическая безопасность, в настоящее время, является одним из определяющих факторов применения тех или иных видов огнеупорных материалов и теплоизоляции. А в совокупности с наилучшими эксплуатационными свойствами и экономической целесообразностью, бесспорно, такие материалы должны занимать на рынке соответствующее место.

Проблемными материалами, с точки зрения экологии, всегда  были и остаются высокотемпературные теплоизоляционные материалы и в первую очередь волокнистой структуры. Асбест, как известно, не зависимо от того, амфиболасбест или хризотиласбест, Всемирной Организацией Здравоохранения признан особо опасным для человека материалом. Хотя, с точки зрения биорастворимости, хризотиласбест  значительно легче выводится из организма, чем муллитокремнеземистое волокно.  Химическая стойкость муллитокремнеземистого волокна,  которая  зачастую ставится, как одно из преимуществ этого вида волокон, на самом деле является его огромным минусом.  Это свойство данного керамического волокна, да и других волокон алюмосиликатного состава, на самом деле, не позволяет говорить об этих материалах, как экологически безопасных. Кроме этого, ряд стран в Европе приступили к запрету на использование изделий из  муллитокремнеземистого волокна на своих предприятиях и тепловых агрегатах.

В последние годы,  все ведущие производители керамического волокна в мире, а этих компаний не так и много – «Юнифракс», «Луян» и «Морган Керамикс» заняты разработкой биорастворимого волокна и, в настоящее время,  судя по публикациям, освоили производство таких материалов на основе системы оксидов магния, кальция и кремния.

Мы, в свою очередь, тоже начали заниматься решением вопроса безопасности искусственных высокотемпературных волокнистых материалов, правда, значительно позднее, всего три года назад. Тем не менее, за этот небольшой срок был разработан алгоритм изготовления таких волокон и налажен выпуск биорастворимых керамических волокон из той же тройной системы оксидов магния, кальция и кремния. Основной упор был сделан на магезиальносиликатное сырье с широким интервалом содержания MgO  и SiO2 . В настоящее время, возможность изготовления экологически безопасных керамических волокон (с точки зрения их биорастворимости) не составляет ни какого труда.  Содержание  MgO  в материале может составлять от 30 до 60%, содержание, SiO2 ,    соответственно,  от 30 до 70%  и содержание оксида железа от 0 до 15%. По существу,  это охватывает большую часть природных минералов, таких как, серпентинит, оливин, тальк, талькомагнезит, дунит и другие разновидности магнезиальносиликатного сырья.

Проделана довольно большая исследовательская работа в определении оптимальных параметров приготовления шихты для плавки, режимов плавки и других условий, обеспечивающих волокнообразование с необходимой структурой и физическими свойствами.

Изучена возможность изготовления из данных волокон текстильного огнезащитного волокна взамен асбеста. При определенном способе травления получаемых керамических волокон на основе магнезиальносиликатного сырья, возможно увеличение удельной поверхности этих волокон в  6-8 раз, что позволяет увеличивать механическое сцепление данных волокон между собой  и получать структуру, способную образовывать пряди без использования органических волокон и без нарушения других физических свойств магнезиальносиликатного керамического волокна.

Эксплуатационные свойства материалов и изделий из нового волокна вполне конкурентноспособны по сравнению с муллитокремнеземистыми аналогами, в частности, температура стационарного применения находится в пределах 1000оС, коэффициенты теплопроводности при температурах до 6000С  также сопоставимы, а вот при температурах в интервале 650-850о,  коэффициент теплопроводности у магнезиальносиликатных волокон с содержанием около 4% Fe2O3 несколько ниже, чем у муллитокремнеземистых.   Это позволяет обеспечивать более высокие теплоизоляционные свойства при таких температурах.

Хочется отметить, что исследовательская работа в этом направлении не заканчивается, хотя производство материалов из нового волокна уже освоено, в основном это стандартная номенклатура – иглопробивные одеяла, картон, плиты. В направлении получения текстильного волокна исследования уже закончены и ведется промышленное освоение данного вида продукции.

 

Второе направление в области высокотемпературной изоляции, которому наша компания, ООО "СпецОгнеупорКомплект", совместно с кафедрой "Химической технологии керамики и огнеупоров" Уральского федерального университета, начала уделять внимание – это силикат кальция. На сегодняшний день теплоизоляция из силиката кальция наряду с диатомитовой теплоизоляцией является наиболее эффективной и перспективной. Теплоизоляционные свойства этих материалов значительно превышают теплоизоляционные свойства керамоволокнистых материалов. И силикат кальция и диатомит по своей сути представляют легкие теплоизоляционные материалы с микропористой структурой, размер пор в которых составляет менее 40 мкм. В отличие от диатомитовой теплоизоляции, силикат кальция обладает более высокой температурой эксплуатации,  в ряде случаев, можно достичь максимальной температуры и в 1250оС.

Очень важно, в процессе изготовления и применения теплоизоляционных высокотемпературных материалов, учитывать структурные свойства теплоизоляции, а также управлять этими свойствами.

Теплопроводность вещества одинакового химического состава, но находящегося в кристаллическом или аморфном состоянии различна - у кристаллического вещества теплопроводность выше, чем у аморфного.

Теплопроводность снижается при каждом нарушении систематичности кристаллической решетки, например, при более низком порядке симметрии кристаллической решетки, при дефектах строения решетки, в местах внедрения посторонних ионов, на группах молекул в кристаллической решетке, на границах зерен, в аморфных участках, в микротрещинах и порах. Теплопроводность по мере перехода от монокристалла к поликристаллу, к многофазному твердому веществу и далее к пористому твердому веществу снижается на один-два порядка.

Всякое тело, нагретое до температуры отличной от абсолютного нуля, посылает в пространство тепловые лучи, представляющие собой электромагнитные колебания, которые отличаются от световых только длиной волны.

Тепловые лучи имеют длину волны от 0,76 до 40 мкм. Законы, установленные для видимых световых потоков лучистой энергии, справедливы и для тепловых. Поэтому, в теплоизоляционных материалах, чей преобладающий размер пор находится менее длины волны теплового луча, теплоизоляционные свойства наиболее высоки.

Микропористые материалы на основе алюминатов и силикатов кальция, изготовленные гидротермальным способом, кроме вышеперечисленных качеств имеют еще одно важное преимущество перед керамоволокнистыми материалами – это экологичность. Есть потребители, которые сталкивались с проблемами, возникающими при монтаже керамоволокнистых материалов, и некоторые из них отказываются от применения керамического волокна только по этой причине.

Учитывая высокий спрос на изделия из легких микропористых материалов, нашими специалистами разработана технология изготовления данных изделий гидротермальным способом полностью из отечественных компонентов; получены и испытаны промышленные образцы и, в настоящее время, наше предприятие единственное в России, которое освоило производство микропористого силиката кальция.

В начало страницы

Назад Вверх Далее

 


© 2008-2017 Общество с ограниченной ответственностью "СпецОгнеупорКомплект".
Россия, 620010, Екатеринбург, ул. Профсоюзная, д. 43, офис 10. Тел. /Факс (343) 253-58-73.
E-mail: spets@spetsogneupor.ru.
Любое использование материалов сайта в СМИ и Интернет-ресурсах без согласования с правообладателем - ООО "СпецОгнеупорКомплект", запрещено.
Последнее изменение: 14 сентября 2017 г.