Жаростойкие фосфатные ячеистые мате риалы переменной плотности

HEAT-RESISTANT PHOSPHATIC CELLULAR MATERIALSWITH NONUNIFORM DENSITY

Ch.G. Pak, V.A. Abyzov, V.M. Batrashov

Разработаны ячеистые фосфатные материалы переменной плотности с использованием алюмосиликатных микросфер. Твердение материала обеспечивается за счет самораспространяющейся экзотермической реакции.

.          Ключевые слова: жаростойкие бетоны, фосфатные связующие, ячеистые бетоны, самораспространяющаяся экзотермическая реакция.

The cellular phosphatic nonuniform density materials were developed with the use of silica-alumina microspheres. Material solidification is achieved by self-distributing exothermic reaction.

Создание огнеупорных материалов, обладающих высокими физико-механическими и теплотехническими характеристиками, устойчивых к воздействию высоких температур и агрессивных сред, является одной из важнейших задач материаловедения.

При решении данной проблемы необходимо использовать современные технологии получения огнеупорных материалов. Одним из перспективных способов получения термостойких высокоогнеупорных материалов является самораспростра-няющийся высокотемпературный синтез. Процесс протекает с сильноэкзотермическим взаимодействием элементов в режиме горения при температуре до 2500...4000 °C, обеспечивая получение плотных огнеупорных материалов [1].

В работе [2] было установлено, что экзотермическая реакция между порошком алюминия и фосфатным связующим, сопровождающаяся значительным газо- и тепловыделением, обеспечивает формирование ячеистой фосфатной композиции. При этом максимальная температура реакции достигает 210.. .260 °C, что является достаточным для твердения материала. Конечные продукты синтеза -высокотемпературные фосфатные соединения с преобладанием А1РО4. Показано, что основным способом управления процессами структурообра-зования и свойствами такого материала является регулирование активности связующего путем изменения концентрации ортофосфорной кислоты и ее частичной нейтрализации, например соединениями алюминия и хрома [3, 4]. Если в данную композицию ввести огнеупорные порошки (кис лые огнеупорные оксиды и их смеси, наполнители алюмосиликатного, глиноземистого и хромглино-земистого состава), то формируется ячеистый жаростойкий материал (газобетон) со средней плотностью 400... 1000 кг/м3 и температурой применения до 1400.. Л600 °C [3-5]. Такой газобетон широко используется для изоляции стекловаренных печей и тепловых агрегатов в промышленности строительных материалов.

В настоящей работе была поставлена цель разработать ячеистые жаростойкие материалы переменной плотности, твердеющие в режиме само-распространяющегося экзотермического синтеза, применяя различные порошки алюминия. В качестве наполнителей использовали: тонкомолотый шамот с удельной поверхностью 4000 см2/г Сухоложского завода, отработанный алюмохромовый катализатор ИМ-2201 ОАО «Каучук» (г. Стерлитамак) по ТУ 2123-093-16810126-2004, алюмосиликатные микросферы с насыпной плотностью 420 кг/м3, полученные фракционированием золы Рефтинской ГРЭС (Свердловская обл.). Связующее - алюмохромфосфатное производства ЗАО «ФК» г. Буй (Костромская обл.). В качестве алюминиевого порошка использовали алюминиевую пудру ПАП-1 по ГОСТ 5494, модифицированную алюминиевую пудру ПОС-15 и алюминиевый порошок ПА-4. Изделия формовали в три слоя с различными дозировками дисперсного алюминия. Наполнителями для нижнего и среднего слоя газобетона являлись шамот и отработанный катализатор ИМ-2201, для верхнего слоя - алюмосиликатные микросферы.

Пак Ч.Г., Абызов В.А., Батрашов В.М.

Жаростойкие фосфатные ячеистые материалы переменной плотности

Влияние вида алюминиевого порошка на структуру ячеистого жаростойкого фосфатного материала: а - алюминиевая пудра ПАПИ, модифицированная алюминиевая пудра ПОС-15; б - алюминиевый порошок ПА-4

Вне зависимости от вида дисперсного алюминия, у полученных материалов четко видны 3 зоны (см. рисунок): более плотный фосфатный газобетон со средней плотностью 800...1200 кг/м3, промежуточная структура и фосфатный газобетон на алюмосиликатных микросферах со средней плотностью 300...400 кг/м3.

Таким образом, использование алюмосиликатных микросфер помимо традиционных наполнителей позволяет получить фосфатный газобетон переменной плотности в режиме самораспростра-няющегося экзотермического синтеза, что существенно расширяет его области применения.