Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 49 )

Отличие термоперлита от других известных изделий из перлита состоит в низкой влажности формовочной массы (25-35 %). Это позволяет организовать их изготовление по прокатно-конвейерной технологии и сделать его практически безотходным. Кроме того, пониженная влажность формовочной массы этих изделий позволяет на 25-30 % снизить энергозатраты на их тепловую обработку. Все эти материалы экологически и пожаробезопасны.

Термоперлит, не имеющий в своем составе органических соединений, может быть применен как для изоляции горячих поверхностей (до 600 °С), так и в качестве огнезащитной и огнестойкой строительной изоляции. В качестве связующего используется гидроксид натрия и его соли. Малая начальная влажность позволяет вести процесс спекания в одну стадию по конвейерной технологии в течение 1,5-2 часов при температуре 580 °С.

Лигноперлитовые плиты предназначены для утепления зданий, сооружений и оборудования с температурой изолируемых поверхностей до 200 °С. В качестве связующего применяются лигносульфонаты с небольшим количеством добавок фосфорной кислоты и кремнийорганической жидкости ГКЖ-10, 11. Лигносульфонаты, известные в технике как концентраты сульфидно-дрожжевой бражки (СДБ), являются доступным источником сырья. Их содержание в материале может составлять от 7 до 20 % по массе. В зависимости от содержания связующего лигноперлит относят к несгораемым и трудносгораемым материалам. К сожалению, производство этого материала так и не вышло за рамки опытного.

Вспученный перлит, нашедший широкое применение, как в нашей стране, так и за рубежом, продолжает оставаться перспективным материалом. Отечественный уровень техники, технологии, теоретические знания о процессе позволяют утверждать, что в процессе выхода страны из экономического кризиса вспученный перлит, этот уникальный по своим свойствам и сферам применения материал, будет востребован во все увеличивающихся объемах и широте свойств.

4.6. Применение вспученного вермикулита

Ряд заводов страны продолжает выпускать вспученный вермикулит и изделия на его основе [141]. Часто, когда вспученный вермикулит используют в тех же условиях и в тех же композициях, что и вспученный перлит, первый не выдерживает конкуренции в силу дороговизны сырья. Вместе с тем в ряде направлений использования вермикулиту нет равных. Мировой опыт, отечественная практика показывают, что наиболее эффективно применение вермикулита в огнезащите и производстве огнеупоров. Уникальные ионообменные характеристики при высокой развитой поверхности более рационально использовать в гидропонике, химической промышленности и атомной энергетике [1].

Вермикулит является разновидностью слюды, которая при нагревании до 800-900 °С увеличивает свой объем в 15-20 раз. Необожженный вермикулит используют для засыпок и изготовления плит и бетона [242], применяемых при теплоизоляции до 700-800 °С. При этих температурах средний λ = 0,1 Вт/(м·К).

Вермикулитовые плиты имеют следующие свойства: tпр = 600 °С, Сср = 1000 Дж/(кг·°С), Побщ = 40-50 %, ρ = 250 кг/м3 и λ = (0,08 + 0,00023 tср).

Обожженный вермикулит (зонолит) применяют при рабочей температуре до 1100 °С в виде засыпок и различных изделий.

4.4. Применение диатомита

Изменение норм теплопотерь через ограждающие конструкции зданий возродило интерес исследователей и производственников к «теплому» кирпичу. В связи с этим в стране наблюдается определенный рост производства диатомового кирпича. Пользуется спросом пенодиатомовый кирпич Инзенского завода.

Диатомит и трепел имеют одинаковую формулу SiO2·nH2O и при температуре 300-400 °С теряют внутрикристаллическую воду, становясь пористым материалом, состоящим в основе на 90 % из SiO2. Диатомит и трепел используют в зернистом виде и в изделиях [59]. Диатомитовый порошок на глиняной связке обладает малой прочностью и его применяют для наружной тепловой изоляции стен и сводов печей.

Предельная температура применения диатомита и трепела в виде порошка tпр = 900 °С, Сср = 900 Дж/(кг·°С), Побщ = 75-80 %, ρ = 300-500 кг/м3 и λ = (0,1 + 0,00028 tср) Вт/(м·°С).

Для диатомитового кирпича: tпр = 1000 °С, Сср = 920 Дж/(кг·°С), Побщ = 55-75 %, ρ = 500-700 кг/м3 и λ = (0,15 + 0,0003tср) Вт/(м·°С).

«Теплопроект» разработал и в 1999 году ввел в эксплуатацию на Апрелевском опытном заводе линию по производству перлитодиа-томитового кирпича, получившего торговое название «Термосиликор». Введение в композицию вспученного перлита позволило в несколько раз сократить время тепловой обработки, а следовательно, и затраты тепла на его производство. Оборудование позволяет на небольших производственных площадях выпускать значительные объемы продукции различных размеров — от стандартных кирпичей до плит. Кирпич может быть использован при строительстве печей, других тепловых агрегатов, в коттеджном малоэтажном строительстве как несущий конструкционный материал, а в многоэтажном строительстве — как утеплитель.

4.8. Применение асбеста

Асбест – волокнистый материал, соответствующий формуле 3MgO·2SiO2·2H2O и получаемый из природного минерала, который при нагреве выше 500 °С теряет связанную влагу (дегидратирует) и в результате разрушается, рассыпаясь в порошок [59]. Поэтому асбест целесообразно использовать до температуры tпр = 450 °С. Без предварительной переработки асбест применяют в виде крошки для засыпки и изготовления уплотняющих теплоизоляционных обмазок. Из природного асбеста, имеющего длинные волокна, изготавливают шнуры и ткань. При добавлении в асбест 10 % огнеупорной глины получают асбестовый картон. Из асбеста с короткими волокнами в смеси с глиноземистым цементом изготавливают асбоцементные плиты.

Асбестовая крошка для засыпок имеет Сср = 835 Дж/(кг·°С), Побщ = 60-75 %, ρ = 450-500 кг/м3 и λ = (0,12 + 0,00019 tср) Вт/(м·°С).

Асбестовый картон, шнур или ткань имеют следующие свойства: Сср = 835 Дж/(кг·°С), Побщ = 65-75 %, ρ = 1000-1400 кг/м3 и λ = (0,16 + 0,00014 tср) Вт/(м·°С).

4.9. Теплоизоляционные материалы из легковесных огнеупоров

Легковесные огнеупорые и ТИ материалы в зависимости от места расположения по отношению к источнику тепла подразделяются на два типа: наружные – с относительно низкой огнеупорностью и внутренние, служащие в качестве огнеупорной футеровки в печах [14, 16, 18].

Например, различные марки шамотного легковеса имеют кажущуюся плотность от 1300 до 400 кг/м3, температуру эксплуатации не более1400-1150 °С, предел прочности при сжатии не менее 4,5-1,0 Н/мм2 и λ = 0,7-0,25 Вт/м·К (при t = 600°С на горячей стороне). Для шамотного легковеса марки ШЛА-1,3 плотность 1300 кг/м3, общая пористость менее 50 %, средняя удельная теплоемкость С = 960 Дж/(кг·°С) и λ = 0,46 + 0,00038 tср.

При производстве легковесов способом «выгорающих добавок» с пористостью до 50-60 % в исходную смесь порошка с размером зерен не крупнее 60 мкм вводят 25-30 % (по массе сверх 100 %) древесных опилок, лигнина или угля, различных смол или коксика, измельченных до размера не крупнее 3 мм и увлажненных «меловым молоком». Затем из смеси формуют изделия литьем в металлические формы, сушат до остаточной влажности 15 % при температуре 110-130 °С и обжигают по различным температурным режимам при 1480-1550 °С. С увеличением размера частиц выгорающих добавок увеличивается размер пор и проницаемость материала, а прочность снижается. Использование в качестве добавок гранул полистирола позволяет получать изделия с плотностью менее 1000 кг/м3, пористостью до 80-85 % и с шаровидной формой пор, способствующей уменьшению концентрации напряжений в межпоровых перегородках при нагружении материала. Объемная плотность полученных данным способом легковесов составляет 1000-1300 кг/м3 и λ = 0,52 Вт/(м·К) при t = 570 °С.

Более высокая пористость 85-90 % достигается при использовании газовых (пеновых) методов. При использовании пенометода исходную массу изделий готовят путем смешения суспензии в виде жидкого шликера с пеной, а в качестве пенообразующего материала применяют канифольное мыло, абиент натрия и другие поверхностно-активные вещества, понижающие поверхностное натяжение воды в количестве 0,5-1,0 %, дающие устойчивую и прочную пену. К пене предъявляются требования по несущей способности, определяемой количеством тонкодисперсного порошка, способного оставаться на поверхности слоя пены без его разрушения. Для получения ультралегковесных изделий с кажущейся плотностью менее 400 кг/м3 в пеномассу вводят максимальное количество пены, в состав шликера добавляют до 85-90 % глины и 10-15 % шамота, а в качестве стабилизатора пены применяют алюмокалиевые квасцы (около 1 %). Пеномассу загружают в металлические формы и направляют на сушку до остаточной влажности 1 %, а затем обжигают при температуре 1220-1260 °С.

При химическом способе в массу вводят газообразующие материалы. Разлитую по формам массу сушат и затем обжигают. Вследствие значительной усадки изделий в процессе обжига их подвергают механической обработке для доведения до необходимых размеров. Изделия, полученные химическим и пенообразующим способами, характеризуются более высокими теплоизоляционными свойствами, чем способом «выгорающих добавок». Механическая прочность легковесов небольшая, а их термостойкость и шлакоустойчивость низкие.

Библиографический список

1. , Трубицына конструкционных материалов и теплофизика. Поризованные теплоизоляционные материалы: Учеб. пособие.- Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ им , 2005. 204 с.

2. Морозов материалы: Учеб. пособие.- Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ им. , 2008. 74 с.

3. , , Петров-Денисов изоляция в промышленности. Теория и расчет. М.: Стройиздат, 2003. 415 с.

4. Елизаров тепловых электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1987. 88 с.

5. Воронков Д. З., Каменецкий изоляция на электростанциях. М.: Энергия, 1965 120 с.

6. Центер тепловой изоляции электростанций и тепловых сетей. Л.: Энергия, 1972. 198 с.

7. , Исэров парогенераторов электростанций. М.: Энергия, 1970. 232 с.

8. Логунов котлов электростанций. М.: Энергия, 1969. 104 с.