Концепция:
Предлагается новая технология объемного (трёхмерного) СВС-синтеза с элементами направленного волнового структурообразования, позволяющая изготавливать тепло- и огнеупорные плиты с пористой ячеистой структурой, способные к частичной герметизации повреждённых участков при повторном нагреве без дополнительных ремонтных операций.
В основе — реакционное взаимодействие тонкодисперсного стекольного боя, вспучивающегося перлита и алюминиевого порошка. Инициация СВС запускает формирование твёрдой кристаллокерамической сетки из шпинелевидных фаз, при этом легкая поризация достигается за счёт газов, выделяющихся в момент прогрева и экзотермической фазы.
Состав порошковой смеси (по массе):
— Стекольный бой (SiO2, Na2O, CaO, MgO и др.): 50 %
— Перлит (вспученный или молотый): 30 %
— Алюминиевый порошок: 15 %
— Добавка неорганической пены (сода, NH4HCO3, слабые карбонаты): 5 %
— Связующее: водный раствор жидкого стекла или фосфата натрия (5–8 % от массы)
Принцип действия:
1. Смесь формуется в плиту или блок (прессовка или заливка в форму);
2. После частичной сушки инициируется СВС-реакция снизу (пламя, проволочная спираль, индукция);
3. Реакция проходит по объёму, вызывая частичную вспененность структуры за счёт газообразования;
4. На выходе формируется лёгкая пористая жаростойкая панель с керамичным каркасом из алюмосиликатов, термостойких стеклокристаллических фаз и мелкопористой матрицей.
Технические свойства:
— Рабочая температура: до 1200–1300 C
— Плотность (регулируемая): от 0,4 до 1,2 г/см3
— Теплопроводность: 0,12–0,25 Вт/м·К
— Самозалечивающийся эффект: при повторном нагреве повреждённая часть материала частично спекается из-за наличия остаточной плавкой фазы в микроструктуре
— Химическая стойкость: высокая инертность в агрессивных средах (SO2, пыль, атмосфера плавки)
Применение:
— Огнеупорные экраны и перегородки в плавильных установках
— Защита каналов, шахт, дымопроводов
— Теплоизоляция в котельных, сушильных и обжиговых печах
— Строительный огнезащитный материал для высокотемпературных или аварийных зон
— Локальные ремонтные вставки в футеровке — вставка активируется повторным нагревом и “лечит” себя
Новизна и преимущества:
— Использование бытового и промышленного стекольного боя в качестве сырья
— Утилизация перлитовых отходов и микроочистка
— Технология получения микропористой алюмосиликатной матрицы без обжига
— Энергонезависимое протекание — не требуется печь, достаточно запуска
— Возможность местного изготовления блоков прямо на объекте
Заключение
Это новая концепция лёгких теплоизоляционных СВС-панелей на стекольной основе, сочетающих дешевизну входящих компонентов, энергоавтономный способ синтеза и возможность самозалечивания повреждений при циклическом нагреве.