ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

КАОЛИНОВАЯ ВАТА И ПЛИТЫ

Каолиновая вата относится к огнеупорным материа­лам, поскольку ее производят из натуральных огнеупор­ных глин и каолинов или из синтетических смесей као­линового и высокоглиноземистого составов. Нормаль­ный химический состав каолинового волокна находится в следующих пределах, %: 43—54 А1203; 43—54 Si02; 0,6—1,8 Fe203; 0,1—3,5 Ті02; 0,1—1,0 СаО; 0,2—2,0 Na20 + K20; 0,08—1,2 В203.

Каолиновые волокна относятся к штапельным и представляют собой затвердевшее высокотемпературное стекло. При нагревании каолинового волокна выше не­которой температуры и в широком интервале темпера­тур в течение длительного времени происходит расстек - ловывание, т. е. кристаллизация.

При этом волокна теряют гибкость, эластичность и прочность. Для волокон с содержанием глинозема от 43 до 54% температура длительного применения состав­ляет 1260°С и температура плавления около 1780° С. Повышение содержания глинозема в пределах 43—55% несущественно влияет на температуру и скорость рас - стекловывания. Однако повышение содержания глинозе­ма до 60% обусловливает меньшую степень расстекло - вывания, чем расстекловывание волокон с меньшим со­держанием глинозема. (Экономическая эффективность повышения содержания А1203 сверх 55% пока не уста­новлена.)

Добавка оксидов хрома в количестве 2—5% повы­шает вязкость стекла, что задерживает процесс кри­сталлизации и как следствие повышает температуру длительного применения каолиновой ваты до 1450° С. Добавки около 3% диоксида циркония способствуют получению более длинного волокна. Применяют также различные модифицирующие добавки: Na20, В203, Fe203,

MgO, Ті02, МпОг - Схема производства каолиновой ва­ты представлена ниже.

Каолиновый шамот фрак­ции 3—Омм

Технический глинозем

Кварцевый

Песок

-Электропечь СКВ-6098

І

Водяное охлаждение ч - Вода

Волокнообразующее устройство

Пылевая Осадигельная*— Связующие камера камера вещества

Звукоизолированное помещение

4-

Отсос

І

Каолиновая----------

Вата і

Рулонный материал

T

Полимеризационная камера і

Раскрой, фактуровка

Исходным сырьем служит смесь технического гли­нозема (99% А1203) и кварцевого песка (более 97,5% Si02) в отношении по массе 1:1. При использовании природного сырья — обогащенного каолина, гидраргил - литов и т. п. — его предварительно обжигают на шамот и дробят до зерна размером ниже 3 мм. Модифициру­ющие добавки применяют в тонкоизмельченном виде.

Плавление шихты производят в 5-т электродной руднотермической печи СКБ-6098 (рис. VIII. 1). Печь питается от трансформатора трехфазного тока мощно­стью 2000 кВ-А. Кожух печи кессонирован, в результа­те чего на футеровке из каолиновой ваты образуется
гарниссаж. Производительность печи по проекту 1 тыс. т/год, фактически до 1,5 тыс. т/год.

Электродуговая печь СКБ-6098 конструкции Ново­сибирского завода электротермического оборудования имеет две зоны. В первой расположены три электрода, здесь при температуре 2000—2200° С происходит плав­ление, во второй — зоне выработки — находятся два электрода, здесь происходит гомогенизация расплава,

1 — гидропривод наклона печи; 2— механизм подъема электро­дов; 3—графитированные элект­роды, 5 шт.; диаметр 150 мм; 4—уплотнение электродов; 5— водоохлаждаемый свод; 6 — вы­пускное водоохлаждаемое от­верстие; 7 — водоохлаждаемый цилиндрический корпус печи; внутренний диаметр 2000 мм (зона плавления)

Который при выходе из печи должен иметь вязкость около 1 Па-с.

Расплав с температурой 1860—1960° С выпускается через водоохлаждаемую выпускную втулку с отверсти­ем 7—9 мм со скоростью (3,5—4,3) кг/мин. С целью обеспечения постоянства расхода печь может накло няться на 15° вперед и на 5° в обратную сторон Струя расплава, вытекая из печи, расщепляется в спе циальном волокнообразующем устройстве на отдельны штапельные волокна струей острого перегретого пар с температурой 180—190° С под давлением 637 735 кПа и увлекается этой струей в камеру волокно образования. Для улучшения структуры волокна, глад кости поверхности стеклонитей в перегретый пар вво дят поверхностно активное вещество — эмульсол.

При плавке сырья, содержащего оксиды желез (например, при плавке обогащенного каолина), в рас плаве образуется ферросилиций, не смешивающийс с каолиновым расплавом и скапливающийся на дн зоны плавления. Его периодически удаляют во избежа ние замыкания электродов.

В волокнообразующем устройстве пар выходит со сверхзвуковой скоростью 600—700 м/с, что создает рез­кий шум. Звуковое давление на площадке печи состав­ляет 110—120 дБ (децибел) при максимально допусти­мой санитарной норме 80 дБ. Поэтому печь с волокно - образующим устройством отделяется от других помеще­ний звуконепроницаемыми стенами и оборудуется дистанционным полностью автоматическим управле­нием.

В камере осаждения скорость струи резко падает, волокна осаждаются на движущийся сетчатый конвей­ер, который является днищем камеры. Осаждению спо­собствует отсос воздуха сквозь сетку конвейера. Ско­рость конвейера может регулироваться, что позволяет получать слой ваты требуемой толщины.

Каолиновая вата. В непрерывном потоке может быть получено несколько видов' волокнистых материа­лов. Выходящий из камеры осаждения пухлый слой состоит из массы слабоориентированных волокон вме­сте с нераспущенными частицами — «корольками». Этот материал называют каолиновой ватой.

Удельные расходы материалов и энергоресурсов на получение 1 т ваты:

Технический глинозем, т

Кварцевый песок, т. Эмульсол, кг... . Электроды, кг. . .

Электроэнергия, кВт-ч

Вода, м3..................

Пар, т.............................

Сжатый воздух, ms.

Рулонный материал. Если слой каолиновой ваты на выходе из камеры уплотняется валками до заданной объемной плотности и бока краев ковра ваты обрезают­ся специальным механизмом, то такой продукт называ­ют рулонным материалом. Выпускают сухой рулон и влажный. В последнем случае вату смачивают термо - реактивньши органическими полимерами. Влажный ру­лон легко принимает необходимый профиль футеровки печей. При разогреве благодаря твердению полимеров футеровка из рулонного материала приобретает проч­ность камня. Термореактивные полимеры дают как на ковер ваты, так и вместе с паром и эмульсолом в волок - нообразующее устройство. По выходе из осадительной
камеры материал є помощью механического приспособ­ления свертывается в рулон определенной массы и упа­ковывается в картонную коробку (сухой рулон) или в полиэтиленовый герметичный мешок (влажный).

Производство матов. Гибкий, мягкий ковер неуплот­ненной ваты сверху и снизу или только с одной стороны покрывают бумагой или полотном тканного материала, например стеклоткань, прошивают кварцевыми нитка­ми или приклеивают и получают так называемые про­шивные маты.

Волокнистые плиты. Непрерывное производство во­локнистых плит осуществляют двумя способами. В оса - дительную камеру распыляют связущее: поливинилаце - татную эмульсию (ПВАЭ) или фенолформальдегидную смолу, или кремнезоль, или алюмогель и т. п. Связущее оседает на волокнах на приемно-формующем конвейере (расход связующего составляет 14—16 кг на 1 м3 гото­вых изделий). Смоченный ковер ваты на выходе уплот­няется валками под давлением 10—20 кПа. По выходе из осадительной камеры ковер поступает в сушильно-по - лимеризационную камеру, где происходит сушка ковра при одновременной его подпрессовке и отверждении связующего. Камера полимеризации имеет длину 22 м. Она разделена на 4 равные секции, каждая из которых имеет циркуляционный вентилятор для подачи сушиль­ного агента. Сушильным агентом обычно бывает дымо­вой газ от сжигания природного газа. Сушильный агент со скоростью 0,8—1,8 см/с в 1- и 3-ю секции подается снизу под ковер и отсасывается сверху, а во 2-ю сек­цию— сверху, а отсасывается снизу. Температуры газов в секциях соответственно 180, 160 и 150°С. Ковер прохо­дит между двумя сетчатыми лентами верхнего и нижне­го транспортеров. Толщина ковра регулируется подъе­мом или опусканием верхней ленты. Давление на ковер постепенно доводят до 10 кПа. В 4-й секции ковер ох­лаждается холодным воздухом. После тепловой обра­ботки он поступает на выпускной конвейер, в котором происходит продольный и поперечный раскрой. *

Производство плит методом полива связующег включает следующие операции: приготовление и дозиро ванне связки из расчета 25—30 кг связки на 1 м3 гото­вых изделий, подача связки на ковер и пропитывание его, отжим излишка связки с помощью отжимного ба­рабана и вакуум-отсоса. Насыщенный связкой. ковер

275

Ц
поступает в еушильно-полимеризационную камеру и да­лее идет по непрерывному технологическому потоку ана­логично описанному выше.