8.3. Неорганические теплоизоляционные материалы
Для изготовления теплоизоляционных материалов и изделий из неорганического сырья применяют горные породы, шлаки, стекло и асбест.
Минеральная вата – волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый путем распыления расплавленных горных пород или металлургических шлаков. Сырьем для производства минеральной ваты служат мергели, сланцы, смеси известняков и доломитов с глинистыми и кремнеземистыми породами. Производство ваты состоит из двух основных процессов: расплавление сырьевой смеси и превращение расплава в волокна. Расплав сырья производят в ваграночных печах при температуре 1500 – 1800 °С. Вытекающий из нижней части печи расплав разбрызгивается давлением струи пара или сжатого воздуха на отдельные капли, которые, пролетая вдоль камеры волокнообразователя, вытягиваются в волокна, затвердевают и падают на пол камеры, представляющей собой транспортер. Для предотвращения пылеобразования при раздувке расплава вводят битум или парафиновое масло.
В зависимости от степени уплотнения средняя плотность минеральной ваты составляет 75 – 150 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,035 – 0,046 Вт/(м·°С).
Стеклянная вата – волокнистый материал, состоящий из тонких и гибких стеклянных нитей, получаемых из расплавленной стекломассы. Средние плотности – 75 – 125 кг/м3, коэффициент теплопроводности – 0,041 – 0,052 Вт/(м·0С). Как и минеральная вата, стекловата не горит и не тлеет, не подвергается гниению, имеет малую гигроскопичность, высокую химическую стойкость и морозостойкость. Применяют для теплоизоляции холодных и горячих поверхностей (до 600 °С) оборудования. В строительстве эти материалы используют в виде изделий: войлока, матов и плит.
Пеностекло получают путем спекания порошка и стекольного боя с газообразователями (молотый известняк, уголь). Выпускают в виде плит и блоков размерами 500х400 мм и толщиной 8, 10, 12 и 14 см. Средняя плотность – 100 – 700 кг/м3, коэффициент теплопроводности – 0,058 – 0,128 Вт/м·°С, предел прочности на сжатие – 2 – 12,5 МПа.
Применяют пеностекло для утепления стен, покрытий, полов и кровли промышленных и гражданских зданий, а также для изоляции камер холодильников и горячих поверхностей тепловых установок.
Вспученный вермикулит – сыпучий теплоизоляционный материал, получаемый путем измельчения и кратковременного обжига в течение 3 – 5 мин природного вермикулита. Вермикулит – это сложный алюмосиликат магния, продукт изменения слюд, преимущественно биотита.
В процессе обжига при температуре 800 – 1000 °С вермикулит вспучивается, увеличиваясь в объеме в 20 раз и более. Насыпная средняя плотность составляет 80 – 150 кг/м3, коэффициент теплопроводности – 0,09 – 0,14 Вт/м·°С.
Вспученный перлит получают кратковременным обжигом при температуре 700 – 1200 °С измельченного перлита. Перлит является кремнеземистой горной породой вулканического происхождения. Обжиг перлита, как и вермикулита, ведут в шахтных или вращающихся печах. Перлит вспучивается в основном за счет интенсивного выделения паров воды. Коэффициент вспучивания достигает 10 – 12 раз. До обжига сырье подвергают предварительной термической обработке с целью предотвращения последующего растрескивания породы и получения перлита с пониженной плотностью. В этом случае при температуре 250 – 450 °С удаляется свободная и слабосвязанная вода. Насыпная средняя плотность вспученного перлита составляет 160 – 260 кг/м3, а коэффициент теплопроводности – 0,052 Вт/м·°С (рис. 44).
Вспученный перлит и вермикулит применяют для изготовления тепло- и звукоизоляционной штукатурки, для засыпки кожухов технологического оборудования, в качестве заполнителя в бетонах и для засыпок чердачных и междуэтажных перекрытий.
Вулканит изготовляют путем формования и пропаривания в автоклавах смеси, состоящей из асбеста (20%), извести (20%) и диатомита (60%). Средняя плотность этого материала до 400 кг/м3, коэффициент теплопроводности – 0,09 Вт/м °С.
Материал выпускается в виде плит размером 500х170 мм и толщиной 20 – 50 мм, применяют для изоляции поверхностей, имеющих температуру до 600 °С.
Рис. 44. Технологическая схема получения вспученного
перлита:
1 – приемный бункер; 2 – подвесной пластинчатый питатель; 3 – ленточный конвейер; 4 – веерный конвейер; 5 – приемная воронка; 6 – мостовой кран; 7 – пластинчатый транспортер; 8 – колосниковая решетка; 9 – щековая дробилка; 10 – ленточный транспортер; 11 – валковая дробилка; 12, 18 – двухцепной элеватор; 13 – грохот; 14 – барабанное сушило; 15, 21 – система очистки дымовых газов; 16, 17 – ленточный конвейер; 19 – бункера; 20 – реверсивный транспортер; 22 – вращающаяся печь; 23 – вертикальная печь вспучивания; 24 – вентилятор; 25 – система охлаждения; 26 - силосы.
Совелит изготовляют из смеси асбеста (15%) и доломита (85%) в виде плит, скорлуп и сегментов. Плиты выпускают размерами 500х170 мм, толщиной 30, 40, 50 мм. Средняя плотность совелита не более 400 кг/м3, коэффициент теплопроводности – 0.086 Вт/м·°С. Совелитовые плиты применяют для изоляции плоских поверхностей при температуре нагрева до 500 °С. Для изоляции криволинейных поверхностей используют сегменты и скорлупы.