Способы приготовления огнеупорных растворов

Все про огнеупорные смеси: характеристики, свойства, цены

Из этой статьи вы узнаете, что придаёт обычным растворам огнеупорные свойства. Мы приведём примеры изготовления своими руками жаропрочных смесей из обычных с указанием пропорций ингредиентов. В статье приведены цены на сырьё и готовые составы различных отечественных производителей.

Почему обычный цемент не выдерживает высоких температур? Ответ прост — в его составе применяется горючее сырьё. Точнее, вещества, которые распадаются при нагревании. Для создания составов с жаропрочными свойствами учёным нужно было решить только одну проблему — заменить горючее сырьё на негорючее с аналогичными свойствами.

Сырьё для огнеупорных составов

Глина. Для изготовления 80% огнеупорных материалов, широко применяемых в частном строительстве, используют обычную глину. Даже в виде сырья, изъятого из недр, она имеет огнеупорные свойства, в несколько раз превосходящие свойства портландцемента, произведённого промышленным способом. При этом сырьевая глина не имеет способности надёжно связывать поверхности. Наши предки прекрасно изучили свойства глины и использовали её для кладки русских печей и обмазки стен дома.

Шамот, керамзит. Это глина, прошедшая термическую обработку. При запекании в печи глина испаряет влагу и теряет возможность накапливать её снова.

Цены на огнеупорное и вспомогательное сырьё

Наименование	Производитель	Упаковка, кг	Цена упаковки, руб.	Цена 1 кг, руб.
Глина шамотная	«ВОЛМА», Волгоград	20	240	12
Противопожарная полиуретановая пена	FOME Pro, Германия	Баллон 680 мл	480	—
Жидкое стекло	«МИЦАР», Санкт-Петербург	15	390	26
Жидкое стекло	Bitumast, Белгород	12	720	60
Мертель	«ТЕРРАКОТ», Курган	20	350	17,5
База для мастики ЗВМКВ (пром)	«Термострой», Пермь	50	34 500	690

Кладочная смесь

Как было сказано выше, для кладки огнеупорного кирпича можно использовать сырьевую глину, но при этом толщина стены должна быть не менее одного кирпича (250 мм). Такая кладка имеет слабую устойчивость, стена не рассыпается за счёт статичности кирпича, глина только распределяет нагрузку. Это вполне приемлемо для печей и каминов внутри дома, т. к. швы не дают усадки, и стенки не деформируются.

Ещё одна проблема глины — она со временем высыпается из шва. Чтобы придать такой кладке прочность, можно использовать цементно-глиняный раствор. Его пропорции:

1. Глина — 2 части.
2. Песок — 1 часть.
3. Цемент — 0,3 части или 10% от объёма смеси.

Небольшое количество цемента поможет глине удержаться в швах. Такой раствор можно условно назвать жаропрочным, т. к. в его составе всё же присутствует горючий материал. Цементно-глиняный раствор выдержит температуру не более 80–90 °С.

Разумеется, лучшим решением для огнеупорной кладки своими руками будут заводские смеси. До 90% их состава это мертели — готовые огнеупорные порошки, которые в разных пропорциях внедрены в цементно-песчаную смесь. Количество мертеля рассчитывается в зависимости от температуры — чем она выше, тем больше процент порошка. Толщина шва — от 3 до 12 мм.

Огнеупорные кладочные смеси

Наименование	Производитель	Упаковка, кг	Цена упаковки, руб.	Цена 1 кг, руб.
«ОгнеупорСнабСервис»	Новгород	25	190	7,6
Termix	Боровичи	25	215	8,6
BROZEX	Екатеринбург	18	210	11,6
«Геркулес»	Новосибирск	20	255	12,75
«ТЕРРАКОТ» Кладка	Омск	20	620	31

Огнеупорная штукатурка

Как и в смесях общестроительного назначения, растворы для кладки и штукатурки мало чем отличаются по ингредиентам. Функциональное отличие кладочного раствора от штукатурного в том, что штукатурный слой является защитным, воспринимает «удары» внешней среды, а значит должен быть более выносливым (устойчивым).

Самый простой и доступный способ придать штукатурке огнеупорные свойства — силикатизация. На практике это означает добавление кремниевого клея, в просторечии «жидкого стекла». Для достижения свойств, достаточных для применения на внутренней поверхности печи или камина, необходимо 20% жидкого стекла от объёма раствора. На 1 куб. м (1000 л) раствора нужно 200 л жидкого стекла.

Заводские огнеупорные штукатурки и шпатлёвки производятся из каолиновой глины, шамотной пыли (отход производства шамотных изделий) и жаростойкого связующего. Они гарантировано выдерживают температуру 200 °С.

Заводские огнеупорные штукатурки

Наименование штукатурки	Производитель	Упаковка, кг	Цена упаковки, руб.	Цена 1 кг, руб.
«ПечникЪ»	Пермь	20	370	18,5
«ПЛИТОНИТ-СуперКамин»	Кировск ЛО	20	850	42,5
«Стройзащита» «Нертекс-У»	Москва	15	265	17,6
«Экабуд»	Санкт-Петербург	25	420	16,8
Bergauf BauTermo	Екатеринбург	25	450	18
«Дюна» ШТ-60	Челябинск	25	210	8,4

Плиточный клей и мастика

Для изготовления клея и мастики также применяется мертель и жидкое стекло. По своей сути такая мастика и представляет собой два этих компонента, смешанных вместе. Клей выдерживает до 1100 °С, его используют для облицовки видимых очагов каминов жаропрочной керамической плиткой. Мастику применяют для заполнения (затирки) швов кладки, подверженной высоким температурам, т. к. кладочный раствор имеет гораздо меньшую жаропрочность (до 200 °С).

Мертель может быть двух разновидностей — гидравлического и термического твердения. Гидравлический застывает как обычный цементный раствор. Термический твердеет при обжиге, образуя сплошную керамическую поверхность (наподобие глиняной посуды).

Заводские жаропрочные клеи и мастики

Наименование мастики, клея	Производитель	Упаковка, кг	Цена упаковки, руб.	Цена 1 кг, руб.
КДП-50 (УНИВЕРСАЛ)	Екатеринбург	25	240	9,6
NEOMID Supercontact	Санкт-Петербург	4	330	82,5
ХТ-7200	Самара	75	1400	18,5
Nullifire F0100	Санкт-Петербург	3	180	58,8
Triumf	Новосибирск	15	675	45

Огнеупорный цемент

В этой разновидности минерального вяжущего используют алюминат кальция, который сохраняет прочностные характеристики бетона и растворов. Отличительные особенности растворов и бетонов на жаропрочном цементе (помимо огнеупорных):

1. Коррозийная стойкость. Это свойство достигается за счёт применения неорганического сырья — алюмината кальция — которое не подвержено быстрому естественному разложению (в отличие от мергеля и извести в обычном цементе).
2. Ранние сроки твердения за счёт вытеснения влаги из раствора.
3. Технологичность применения. По способу использования и пропорциям не отличается от портландцемента.
4. Диэлектрические свойства, обусловленные отсутствием влаги.

Изготовить огнеупорный цемент самостоятельно невозможно, однако его легко найти в свободной продаже. Он позволяет готовить огнеупорный бетон, что помогает отойти от канонов кладки каминов и воплощать самые смелые дизайнерские задумки.

Цены на огнеупорный цемент

Наименование продукта	Производитель	Упаковка, кг	Цена упаковки, руб.	Цена 1 кг, руб.
Kerneos SECAR 38R	Франция	25	500	20
ГЦ-40	Новосибирск	40	900	22,5
ISIDAS 40	Турция	25	625	25
Lakka Tulenkestava	Финляндия	25	1300	52
ВГЦ-I-35, ВГЦ-50	Новосибирск	20	1800	90

Помимо каолиновой глины огнеупорные свойства сухим смесям придают специальные добавки на основе кремния, асбеста, бария или других глинозёмных материалов. Вступая в реакцию с водой или раствором-катализатором, масса обретает необходимые свойства. Следует отметить ещё одно свойство, которое «прилагается в качестве бонуса» к жаропрочности. Это гидрофобизация или гидроизоляция. Особенно это касается растворов с применением жидкого стекла, которое в меньших пропорциях (10–15%) обеспечивает гидроизоляционные свойства обычного раствора.

Виталий Долбинов, рмнт.ру

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Способ приготовления огнеупорного кладочного раствора

Изобретение относится к области металлургии, может быть использовано при проведении футеровочных работ высокотемпературных металлургических печей с рабочей температурой 800-1700С. В качестве связующего компонента кладочного раствора используют алюмоборофосфатный концентрат (АБФК). В промышленности АБФК используется как компонент при производстве огнеупорных кирпичей и литейных форм (кокилей). Алюмоборофосфатный концентрат (АБФК) разбавляют водой до плотности 1,35-1,38 г/см 3 . Состав кладочного раствора, мас.%: мертель шамотный МШ-31 — 64-68, алюмоборофосфатный концентрат — 29-33, отвердитель MgOSiO₂ — 3. При использовании изобретения обеспечивается увеличение срока службы футеровки. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при проведении футеровочных работ высокотемпературных металлургических печей с рабочей температурой 800-1700С.

Стойкость футеровки в условиях тепловых и механических нагрузок, а следовательно, и срок службы металлургической печи в основном зависит от способа приготовления и применения кладочных растворов, предназначенных для связки стандартных огнеупорных изделий (кирпичей, блоков) в единый термозащитный массив металлургической печи (далее “футеровка”).

Известен способ приготовления огнеупорного муллитокремнеземистого кладочного раствора на цементной основе для ремонта футеровки металлургических печей, например шахтных, вращающихся, миксеров и других (Гавриш Д.И. и др. Огнеупорное производство, справочник, том 1, М., “Металлургия”, 1965, стр. 552-559; Временная технологическая инструкция ВТИ 14-345.1-7-91 “Производство муллитокремнеземистого огнеупорного мергельного раствора” Восточный институт огнеупоров, г. Екатеринбург) с использованием следующих ингредиентов, мас.%:

шамотный мертель с содержанием Аl₂О₃ — 28-38% марки МШ-31 Гост 6137-8 70

портландцемент марки 400 Гост-10178-85 28

жидкое стекло, плотностью 1,37 г/см 2

(сверх 100%) Гост 13078-81 20

магнийсодержащая соль 2

Жидкое стекло предварительно разводят водой до плотности 1,36-1,40 г/см 2 .

Приготовление мертельного раствора производится в растворомешалке по следующему режиму: шамотный мертель и цемент загружают в мешалку, перемешивают 1-3 мин, заливают жидкое стекло плотностью 1,37 г/см и перемешивают 3-5 мин.

Готовый мертельный раствор должен удовлетворять следующим требованиям: массовая доля Аl₂О₃, (в пересчете на прокаленное вещество) — не менее 45%, начало схватывания — не ранее двух часов, срок хранения мертельного раствора — не более трех часов, температура приготовления и использования раствора — не менее 5С.

При употреблении готовый мертельный раствор должен быть жидкой или полужидкой консистенции.

Консистенцию раствора определяют визуальным путем.

Кладка футеровок на муллитокремнеземистом растворе производится путем нанесения на контактные поверхности изделий с помощью мастерка.

Толщина шва кладки не должна превышать 2 мм.

Недостатком такого способа является низкий срок службы футеровок — до 2-х месяцев. При длительном воздействии температуры выше 500-600С происходит дегидратация цемента, изменяется фазовый состав и ослабляется связка, цементирующая зерна наполнителя. Шов разрыхляется, что приводит к разрушению футеровки.

Известен также способ приготовления кладочных растворов (Копейкин В.А и др. Огнеупорные растворы на фосфатных связующих, М., “Металлургия”, 1986, стр. 36-37; Стрелов К.К. и др. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов, М., “Металлургия”, 1996, стр. 154-159) с применением полифосфата натрия — Na(PO₃)_n (Гост 20291-80). Плотность их 2,48 г/см 2 , температура плавления 619С.

По своим свойствам огнеупорный кладочный раствор на основе полифосфата натрия должен соответствовать следующим требованиям:

— внешний вид — однородная, хорошо перемешанная масса без комков и посторонних включений;

— жизнеспособность (пригодность к нанесение его после приготовления на поверхность огнеупорного изделия) — не менее 4 ч.

Состав огнеупорного раствора:

— на 100 кг мертеля МШ-31 расходуется 30 л раствора полифосфата натрия с плотностью 1,35 г/см 3 (кг/л).

Расход раствора на 1 м кладки в зависимости от его состава составляет 190-240 кг.

Потребное количество полифосфата натрия уточняется пробным замесом в зависимости от назначения раствора и его консистенции, а также от дисперсности, пористости и влажности наполнителей.

Подготовка кладочного раствора для проведения футеровочных работ осуществляется следующим образом: кусковый полифосфат растворяют в технической воде с температурой 10-50С с перемешиванием.

Для приготовления раствора расход полифосфата натрия с рекомендуемой плотностью 1,35 г/см 3 составляет 540 кг на 1 м 3 воды.

Приготовление фосфатного огнеупорного раствора осуществляется в механической растворомешалке.

Загрузка материалов производится в следующем порядке:

— в растворомешалку заливается 1/2 ч. разбавленного раствора полифосфата натрия;

— засыпается 1/2 ч. требуемого количества порошкообразных наполнителей и производится перемешивание до получения однородной массы.

В той же последовательности вводится оставшееся количество связующего и наполнителей. Масса перемешивается в течение 10-15 мин.

Консистенция раствора может корректироваться в процессе работы в зависимости от удобства нанесения раствора на огнеупорные изделия и от толщины шва.

Если раствор получился густым, его дополнительно разбавляют раствором полифосфата натрия, если получился жидким, то добавляют порошковый наполнитель и тщательно перемешивают до получения однородной массы.

Срок службы печей, футерованных на основе полифосфата натрия, значительно выше срока службы вышеуказанных аналогов.

Недостатком данного способа приготовления раствора на основе полифосфата натрия является необходимость введения дополнительной операции — растворение твердого, стеклообразного полифосфата натрия в воде, что увеличивает время подготовки раствора к работе, необходимость применения дополнительного оборудования, увеличивает затраты энергоресурсов при более высокой стоимости полифосфата натрия по сравнению с предлагаемым связующим компонентом. Кроме того, фосфаты щелочных металлов в водных растворах частично подвергаются гидролизу.

Задача изобретения — устранение указанных недостатков способов аналога и прототипа, увеличение срока службы футеровки металлургических печей.

Техническим результатом изобретения является увеличение стойкости футеровки металлургических печей за счет применения в качестве связующего компонента кладочного раствора фосфатных связующих: алюмоборофосфатного концентрата (АБФК).

Фосфатные связующие представляют собой гомогенные системы, получаемые растворением оксидных соединений в ортофосфорной кислоте.

В качестве связующего компонента предлагается применить алюмоборофосфатный концентрат (АБФК) (ТУ 113-08-606-87). В промышленности АБФК используется как компонент при производстве огнеупорных кирпичей и литейных форм (кокилей).

Настоящие технические условия распространяются на алюмоборфосфатный концентрат, используемый в качестве связующего в металлургическом производстве при изготовлении литейных форм и стержней, в производстве огнеупорных изделий, при получении красителей в производстве кровельной плитки и цветного рубероида.

В качестве огнеупорных порошкообразных заполнителей в фосфатных растворах применяется мертель по ГОСТ 6137-80 марки МШ-31 (либо другой заполнитель при наличии инструкции по применению).

Отвердителем к кладочному раствору на основе АБФК можно принять двойную соль MgOSiO₂ в количестве 3% от общего объема раствора.

Состав огнеупорного фосфатного кладочного раствора, мас.%:

мертель шамотный МШ-31 64-68

раствор алюмоборофосфатного концентрата с плотностью (1,35-1,38 г/см 3 ) 29-33

порошок — отвердитель фосфатно-связующей композиции 3

Расход раствора на 1м 3 кладки составляет 190-240 кг.

Алюмоборофосфатный концентрат, поставляемый с плотностью 1,59-1,60 г/см 3 , разбавить водой с температурой не ниже +5С до плотности 1,35-1,38 г/см 3 (на 1 объем концентрата необходимо 1-0,7 объемов воды).

Приготовление огнеупорного фосфатного раствора осуществляется в механической растворомешалке. В растворомешалку заливают 50% приготовленного (разбавленного) раствора алюмоборофосфата. Затем добавляют 50% от количества порошкообразных наполнителей и производят перемешивание до получения однородной массы. В той же последовательности вводят оставшееся количество связующего (раствора алюмоборофосфата) и порошкообразных наполнителей.

Консистенция раствора определяется конусом (СтройЦНИЛ) массой 100 г. Глубина погружения конуса должна быть 4,5-5,5 делений.

1. Способ приготовления огнеупорного кладочного раствора, включающий перемешивание с водой наполнителя, связующего раствора и отвердителя, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют мертель шамотный МШ-31, в качестве связующего — алюмоборофосфатный концентрат, а в качестве отвердителя — двойную соль MgOSiO₂.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что наполнитель используют в количестве 64-68%, связующий раствор — в количестве 29-33%, отвердитель — в количестве 3%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что алюмоборофосфатный концентрат разбавляют водой до плотности 1,35-1,38 г/см 3 .

Источник