Материал: Завелев Г.И. Неметаллические футеровки для аппаратуры нефтяной и нефтехимической промышленности

Таблица f>

Теплопроводность шамотных огнеупорных и легковесных кирпичей

шины. Керамзитовый гравий и агломерированные глинистые мате­ риалы после медленного охлаждения дробятся и рассеиваются на фракции различных размеров: меньше 3,2 мм (мелкий песок), меньше 4,5 мм (обычный песок), 6,4—12 мм (средняя фракция), 6,4—119 мм (крупная фракция), меньше 9,5 мм (комбинированная фракция). Объемный вес керамзитобетонов 640—1840 кз/ж3, прочность при сжатии 40—350 кГ/см2, коэффициент теплопровод­ ности 0,186—0,558 ккал/м час °C.

Диатомит. Диатомитом называется осадочная порода, содер­ жащая остатки кремнеземистых панцирей водорослей — диато­ мей. Теплоизоляционные свойства диатомита определяются его микропористой структурой. Диатомит (инзейский) характери­

50—80%. При нагревании до 600—700° из диатомита выгорают органические примеси. При дальнейшем подъеме температуры до 1000° происходят спекание и усадка материала с увеличением объемного веса, которая при температуре 1400—1600° достигает свыше 25%. Огнеупорность обожженного диатомита 1300—1640°, а предельная темцература применения 1000°. Коэффициент

24

теплопроводности диатомитовых изделий 0,07—0,10 ккал/м час °C при средней температуре 20°. При измельчании в молотковой дробилке диатомитовых изделий диатомитовая крошка или поро­ шок имеет объемный вес 450—700 кг* !м и коэффициент тепло­ проводности 0,10—0,12 ккал/м час °C при температуре 50°. Хо­ рошо обожженный диатомит может применяться самостоятельна или в смеси с другими материалами в качестве заполнителя для теплоизоляционного бетона.

Вермикулит. Вермикулит представляет собой гидратирован­ ный алюмосиликат магния и калия биотитовой слюды. Он состоит из кристаллов, которые способны расщепляться по плоскостям

обработки вермикулит увеличивается в объеме до 20 раз вследствие вспучивания и расщепления по плоскостям спайности, что при­ водит к образованию материала с ярко выраженной ячеистой структурой. Ячейки образуются за счет выделения содержащихся в сыром вермикулите веществ, быстро улетучивающихся в про­ цессе обжига, в частности за счет быстро испаряющейся кристал­ лизационной воды. Обожженный вермикулит, выпускаемый двух марок, характеризуется следующими свойствами (табл. 7)..

Таблица 7.'

Свойства вспученного вермикулита

Марки '

Показатели

Термовермикулит используется главным образом в качестве заполнителя для легких, теплоизоляционных и огнезащитных бе­ тонов и штукатурок. Вспученный вермикулит под названием «зонолит» широко используется за рубежом для изготовления различного рода изделий и легкого бетона — «зонолитобетона».

25

Перлит. Перлитом называется порода вулканического происхо­ ждения, обладающая структурой, которая характеризуется спо­ собностью при нагреве раскалываться по концентрическим тре­ щинам. При нагреве до 980° измельченный перлит вспучивается и увеличивается в объеме до 20 раз. При этом он распадается На мелкие зерна белого цвета с воздушными замкнутыми порами.

Перлит используется для изготовления перлитобетоНа. Объемный вес перлитобетона 400—500 кг/м3, предел прочности при сжатии 7—20 кГ/см1, коэффициент теплопроводности 0,075— 0,087 ккал/м час °C.

Асбест. Асбестом называется ряд минералов, представляющих собой водные силикаты, содержащие окись магния, кремнезема и воду. Они имеют волокнистое строение и способны расщепляться на волокна. Асбест делится на две группы: хризотиловую и амфиболовую. Химический состав хризотилового асбеста следующий (в %).

Термостойкость хризотилового асбеста 600°. Объемный вес его колеблется в зависимости от сорта в пределах 220—750 кг/м3. При нагревании хризотилового асбеста до 200° гигроскопиче­ ская влага удаляется и повышается прочность волокон па раз­ рыв. При нагреве свыше 200° удаляется химически связанная вода, начинаются разложение асбеста и снижение механической прочности. При нагревании до 430° прочность снижается на 20%, а при 480°—на 40%. Полностью удаляется химически связан­

и колеблется в пределах 0,08—0,23 ккал/м час °C при температуре 50°. В результате термической обработки и распушки асбеста толщина волокон и размеры пор уменьшаются, благодаря чему коэффициент теплопроводности снижается на 20—40%, а объем­ ный вес на 5—6%.

26

Амфиболовый асбест встречается следующих разновидностей: крокидолит или голубой (синий) асбест NaFe (SiC>2)2 ■ FeSiOs — двойной силикат натрия и железа, волокна этого асбеста не под­ даются прядению; амозит — силикат железа, волокно длиной 150—300 мм\ антофилит MgFe (310з)2 — двойной силикат маг­ ния и железа, волокно этого асбеста хрупкое и имеет длину до 5 мм\ тремолит GaMgs (SiOs)4; актинолит Са (MgFe)3 • .(SiCh)* Температура плавления амфиболовых асбестов 1150°, термо­ стойкость 400°.

Добывается асбест открытым способом (в карьерах). После обогащения асбест сортируют. Сорт асбеста определяется просеи­ ванием на ситах и зависит от длины волокнаа сбеста, содержа­ ния пыли, гали и степени распушки. Асбест вводится в состав различных теплоизоляционных масс для понижения их объем­ ного веса, коэффициента теплопроводности и повышения меха­ нической прочности. Понижение объемного веса вызывается тем, что асбестовое волокно способствует созданию более рыхлой структуры массы с большим числом пор. При распушке асбеста волокна расщепляются и резко возрастает их суммарная поверх­ ность. При этом создаются благоприятные условия для образо­ вания большого числа пор. На поверхности волокон адсорби­ руются частички цемента или других вяжущих веществ. Вода частично удерживается на поверхности волокон, частично же за­ полняет тончайшие промежутки между отдельными волокнами. При нагреве асбоцементной массы или изделия вода испаряется и образуются поры, заполненные воздухом. Распушенный асбест имеет высокую армирующую способность, он препятствует по­ явлению в изделиях трещин при сушке и повышает механическую прочность материала.

Асбест служит сырьем для изготовления изделий и теплои­ золяционных конструкций. Он применяется в качестве основного пли вспомогательного материала. В частности, из асбеста выра­ батывают шнур, применяемый в нефтеаппаратах. Асбестовый шнур (ГОСТ 1779-55) состоит из плотной асбестовой нитяной оп­ летки, образующей полый жгут, внутри которого помещается начинка из волокнистого или порошкообразного материала. В качестве волокнистой сердцевины используется асбест. Для этих целей может быть применена также минеральная вата в чи­ стом виде и в смеси с асбестом. Для асбестового шнура объемный вес доходит в среднем до 700 кг/м3. Коэффициент теплопровод­ ности асбестового шнура при температуре 0° около 0,1 ккал/м час °C. Асбестовый шпур применяется до температуры 400°.

Минеральная вата — это термоизоляционный материал, со­ стоящий из стекловидных волокон, получаемых из расплавов горных пород или шлаков. По своей структуре она состоит из коротких тонких волокон, расположенных хаотически, в массе которых распределены шаровидные включения диаметром до 3 мм, так называемые «корольки». К минеральной вате по своей

27

структуре близка стеклянная вата, представляющая собой волок­ нистый материал, изготовленный путем расплавления стекла (обычно стеклянного боя) и вытягивания его в тонкие волокна. Присущие минеральной вате высокие теплоизоляционные свой­ ства обусловлены наличием большого количества воздушных пор, заключенных между волокнами. Волокна образуются различ­ ными способами: раздувом расплава силикатов паром или возду­ хом, центрифугированием и вытягиванием. Сырьем для произ­ водства минеральной ваты служат горные породы, содержащие в своем составе в основном кремнезем, глинозем, окись кальция и окись магния. В виде примесей в горных породах обычно встре­ чаются окиси железа, марганца и щелочных металлов. Для по­ лучения химически стойкой ваты стандартом предусмотрено, чтобы соотношение суммы кремнезема и глинозема к сумме оки­ сей кальция и магния, называемое модулем кислотности, было не ниже единицы. Работой, выполненной в институте «Теплопроект» В. Н. Вельсовским, установлено, что для получения высококачественHoii ваты алюмомагнезиальный модуль, т. е. от­

------ c-v;—— , должен быть выше 0,5.

O1U2

Во многих случаях требованию стандарта отвечают металлур­ гические шлаки, в частности доменные. Котельные шлаки менее однородны по своему химическому составу. Состав шихт для изготовления минеральной ваты может быть скорректирован добавкой к имеющемуся сырью недостающих окислов.

При изготовлении минеральной ваты быстро охлаждающийся жидкий расплав переходит в стекловидное состояние. Длительное воздействие повышенных температур может вызвать расстекло­ вание ваты, т. е. рекристаллизацию минеральных волокон и их разрушение. Температуростойкость минеральной ваты, т. е. спо­ собность ее волокон не разрушаться при воздействии повышенных температур, является одной из важных ее характеристи .

В результате исследования температуростойкости минераль­ ных волокон различных видов, проведенного И. 3. Волчеком, установлена возможность применения минеральной ваты при следующих температурах.

Институтом «Теплопроект» разработана технология и вынущены опытные партии минеральной ваты повышенной теплостойкости (до 7700), характеризующиеся следующим составом шихты (в %).

28