5 Теплоизоляционные материалы

К этим материалам относят огнеупорные легковесные материалы и собственно теплоизоляционные материалы. Поэтому строго говоря, огнеупорами их можно назвать условно.

По температуре применения легковесные огнеупоры подразделяют та три группы:

низкотемпературные до 900С,

среднетемпературные 900‑1200С,

высокотемпературные > 1200С.

К группе теплоизоляционных материалов относят полученные искусственным путем волокнистые материалы с высокой пористостью (главным образов из алюмосиликатного сырья) и природные материалы, такие как перлит, асбест (3MgO2SiO₂2H₂O). Искусственные волокнистые материалы можно применять при температуре службы от 1000 до 1800С в зависимости от соотношения Al₂O₃ и SiO₂, асбест – до температуре 500С, когда удаляется гидратная влага, и волокна превращаются в порошок. При температуре 900‑1200С перлит (SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, H₂O) вспучивается. Порошок используют как засыпка и утеплитель.

Легковесные огнеупоры получают преимущественно двумя способами: с использованием выгорающих добавок и вспениванием. Материалы с пористостью 50‑60 % получают методом выгорающих добавок, с пористостью 80‑90 % – применением пенных добавок.

При производстве методом выгорающих добавок в шихту вводят древесные опилки, отходы обработки древесины, различные виды каменных углей, смолы, сланцы и др.

Легковесные огнеупоры производят методами пластического и полусухого прессования, а также шликерным литьем. Обжиг изделий ведут при температуре 1300‑1400С. Режим обжига должен обеспечить полное выгорание добавок. Плотность легковесного шамота, полученного по полусухой или пластичной технологиям 0,8‑1,3 г/см³, а температура службы не превышает 1400С.

Сущность пенного способа заключается в смешении огнеупорного материала с пеной. Пена – это ячеисто-пленочная структура, образованная множеством пузырьков газа, разделенными тонкими пленками и объединенными в общий каркас.

Одной из задач этой технологии является получение прочной и устойчивой пены с высокой несущей способностью, т.е. способностью удерживать на своей поверхности какое-то количество огнеупорного порошка без разрушения.

Для получения пены используют поверхностно-активные вещества: канифольное мыло, соединения натрия и др. Получают пену в специальных пеновзбивателях, имеющих лопасти и снабженные устройствами для подвода воздуха. Для придания пене прочности вводят стабилизаторы – желатину, столярный клей и т.п. Плотность пены составляет примерно 0,04‑0,06 г/см³. Глину и шамот вводят в пену в виде шликера. Полученную смесь разливают по формам. Изделия обжигают как и шамотные огнеупоры. Они имеют плотность от 0,4 до 0,8 г/см³.

Описанные технологии с некоторыми изменениями используются для производства динасовых, муллитовых, мулллитокремнеземистых и корундовых легковесов.

Огнеупорная вата и изделия на ее основе отличаются от легковесных огнеупоров примерно вдвое меньшей теплопроводностью.

Наибольшее распространение получило производство и применение алюмосиликатной ваты, которую получали из каолина Al₂O₃2SiO₂2H₂O. Поэтому ее и называют каолиновой ватой. Сейчас ее производят из шихты, состоящей из технического глинозема и кварцевого песка, взятых в соотношении 1:1 и добавок Cr₂O₃, ZrO₂ и др. Температура длительного применения  1450С.

Плавление шихты производят в руднотермической печи. Вытекающую из нее струю расплава распыляют перегретым паром. Образовавшиеся волокна попадают в камеру осаждения. Образовавшийся пухлый слой волокон и называют каолиновой ватой. Ее уплотняют валками до требуемой плотности и получают рулонный материал или плиты, используя различные связующие вещества (смолы, бустилат, глину и др.).

Применение теплоизолирующих материалов позволяет снизить тепловые потери на 10‑45 % и массу кладки тепловых агрегатов.