Чурілова Юлія Вікторівна. Волокнисті теплоізоляційні матеріали на основі композицій системи Al2O3-SiO2-MgO-P2O5

brief description

Чурілова Юлія Вікторівна. Волокнисті теплоізоляційні матеріали на основі композицій системи Al2O3-SiO2-MgO-P2O5 : Дис... канд. наук: 05.17.11 - 2003.

Чурілова Ю.В. Волокнисті теплоізоляційні матеріали на основі композицій системи Al2O3-SiO2-MgO-P2O5. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. - Національний технічний університет Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2002.
Дисертація присвячена розробці волокнистих теплоізоляційних матеріалів на основі композицій тугоплавкої неметалічної системи MgO-Al2O3-SiO2-P2O5для служби при температурах до 14000С. Досліджено фазові рівноваги в системі, розроблена її субсолідусна будова. Обгрунтовано доцільність вибору сполук АР і М3Р як високотемпературостійких зв’язуючих речовин для одержання теплоізоляційних виробів з алюмосилікатних волокон. Встановлено, що в присутності рідкого алюмофосфатного зв’язуючого при нагріванні сповільнюється процес кристалізації муліта в волокнах, що призводить до підвищення термічної стабільності матеріалів на іх основі. Показано принципову можливість використання порошкоподібних алюмо-, магнійфосфатних зв’язуючих для одержання теплоізоляційних виробів з мулітокремнеземистих волокон. Розроблено технології теплоізоляційних плит для служби в теплових агрегатах при температурах 1200-14000С. Попередні випробування виготовлених у промислових умовах плит мають позитивний результат, що дозволяє рекомендувати розробку до подальшого використання.

1. В роботі вперше досліджено фазові рівноваги в тугоплавкій неметалічній системі Al2O3-SiO2-MgO-P2O5, розроблена її субсолідусна будова, що дозволило встановити перспективні області складів для одержання теплоізоляційних матеріалів на основі мулітокремнеземистих волокон та фосфатних зв’язуючих. Встановлена принципова можливість застосування порошкоподібних аллюмо-, магнійфосфатних зв’язуючих для виготовлення волокнистих виробів. Розроблено технологію теплоізоляційних плит, що мають низьку теплопровідність (6000,19 Вт/(мК)) та мінімальну лінійну усадку (до 3 %) при нагріванні до температури служби 14000С. Передбачено термічну обробку виробів при 600-6500С, що дозволить знизити паливно-енергетичні витрати при їх виробництві за рахунок виключення з технологічного процесу високотемпературного випалу.
2. Вперше здійснено розбивку чотирикомпонентної системи Al2O3-SiO2-MgO-P2O5на елементарні тетраедри, для яких розраховано об’єми і ступені асиметрії, побудовано топологічний граф їх взаємозв'язку, надано повну геометро-топологічну характеристику фаз системи.
3. Розраховано температури плавлення і склади евтектик у бінарних і трикомпонентних перетинах області AP-M3P-A3S2-S-M2A2S5. Обгрунтовано доцільність вибору сполук АР і М3Р як високотемпературостійких зв’язуючих речовин для виробів на основі мулітокремнеземистих волокон.
4. З залученням сучасних методів досліджень вивчено фізико-хімічні закономірності процесів, що відбуваються в мулітокремнеземистих волокнах і алюмофосфатному зв’язуючому під час нагрівання до температури 14000С. Встановлено механізм утворення адгезійних контактів за рахунок кристалізації в зв’язці AlPO4-кристобафіту, який добудовує” волокнистий каркас виробів та забезпечує їм міцність при високих температурах.
5. Встановлено, що при нагріванні в присутності рідкого алюмофосфатного зв’язуючого, яке покриває волокна та заповнює міжволоконний простір, сповільнюється процес кристалізації муліта у волокнах, що призводить до підвищення термічної стабільності волокнистих виробів майже на 30%. Встановлено вплив фосфатних зв’язуючих та технологічних параметрів виробництва на властивості волокнистих виробів.
6. Розроблено технологію волокнистих теплоізоляційних виробів, які мають низьку теплопровідність, низьку уявну щільність, достатню міцність та малу лінійну усадку, що дозволяє рекомендувати їх як ефективний теплоізоляційний матеріал для служби при температурах до 14000С.
13
7. Вперше випробувано застосування порошкоподібних магній- та алюмофосфатних зв’язуючих для одержання виробів із мулітокремнеземистих волокон. Встановлено механізм формування волокнистого каркасу виробів за допомогою контактів, що утворюються в місцях перетину волокон та зерен зв’язки. Встановлено, що оптимальним є введення порошкоподібних магнійфосфату в комбінації з алюмофосфатом у загальній кількості 10-15% при їх співвідношенні 1:1 1:2.
8. Розроблено технологічну інструкцію на процес виготовлення теплоізоляційних плит на основі мулітокремнеземистих волокон і комбінованого зв’язуючого, здійснено випуск дослідно-промислової партії теплоізоляційних плит в умовах ВАТ Сіверський комбінат” (м. Сіверськ, Донецька обл.), що у даний час проходять промислові випробування увипалювальній печі ДП Артемівський завод стінових матеріалів” (м. Артемівськ, Донецька обл.) і мають позитивні результати.