Анотація до роботи:

Чурілова Ю.В. Волокнисті теплоізоляційні матеріали на основі композицій системи Al₂O₃-SiO₂-MgO-P₂O₅. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. - Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2002.

Дисертація присвячена розробці волокнистих теплоізоляційних матеріалів на основі композицій тугоплавкої неметалічної системи MgO-Al₂O₃-SiO₂-P₂O₅ для служби при температурах до 1400 ⁰С. Досліджено фазові рівноваги в системі, розроблена її субсолідусна будова. Обгрунтовано доцільність вибору сполук АР і М₃Р як високотемпературостійких зв’язуючих речовин для одержання теплоізоляційних виробів з алюмосилікатних волокон. Встановлено, що в присутності рідкого алюмофосфатного зв’язуючого при нагріванні сповільнюється процес кристалізації муліта в волокнах, що призводить до підвищення термічної стабільності матеріалів на іх основі. Показано принципову можливість використання порошкоподібних алюмо-, магнійфосфатних зв’язуючих для одержання теплоізоляційних виробів з мулітокремнеземистих волокон. Розроблено технології теплоізоляційних плит для служби в теплових агрегатах при температурах 1200-1400 ⁰С. Попередні випробування виготовлених у промислових умовах плит мають позитивний результат, що дозволяє рекомендувати розробку до подальшого використання.

1. В роботі вперше досліджено фазові рівноваги в тугоплавкій неметалічній системі Al₂O₃-SiO₂-MgO-P₂O₅, розроблена її субсолідусна будова, що дозволило встановити перспективні області складів для одержання теплоізоляційних матеріалів на основі мулітокремнеземистих волокон та фосфатних зв’язуючих. Встановлена принципова можливість застосування порошкоподібних аллюмо-, магнійфосфатних зв’язуючих для виготовлення волокнистих виробів. Розроблено технологію теплоізоляційних плит, що мають низьку теплопровідність ( ₆₀₀ 0,19 Вт/(мК)) та мінімальну лінійну усадку (до 3 %) при нагріванні до температури служби 1400 ⁰С. Передбачено термічну обробку виробів при 600-650 ⁰С, що дозволить знизити паливно-енергетичні витрати при їх виробництві за рахунок виключення з технологічного процесу високотемпературного випалу.

2. Вперше здійснено розбивку чотирикомпонентної системи Al₂O₃-SiO₂-MgO-P₂O₅ на елементарні тетраедри, для яких розраховано об’єми і ступені асиметрії, побудовано топологічний граф їх взаємозв'язку, надано повну геометро-топологічну характеристику фаз системи.

3. Розраховано температури плавлення і склади евтектик у бінарних і трикомпонентних перетинах області AP-M₃P-A₃S₂-S-M₂A₂S₅. Обгрунтовано доцільність вибору сполук АР і М₃Р як високотемпературостійких зв’язуючих речовин для виробів на основі мулітокремнеземистих волокон.

4. З залученням сучасних методів досліджень вивчено фізико-хімічні закономірності процесів, що відбуваються в мулітокремнеземистих волокнах і алюмофосфатному зв’язуючому під час нагрівання до температури 1400 ⁰С. Встановлено механізм утворення адгезійних контактів за рахунок кристалізації в зв’язці AlPO₄-кристобафіту, який “добудовує” волокнистий каркас виробів та забезпечує їм міцність при високих температурах.

5. Встановлено, що при нагріванні в присутності рідкого алюмофосфатного зв’язуючого, яке покриває волокна та заповнює міжволоконний простір, сповільнюється процес кристалізації муліта у волокнах, що призводить до підвищення термічної стабільності волокнистих виробів майже на 30%. Встановлено вплив фосфатних зв’язуючих та технологічних параметрів виробництва на властивості волокнистих виробів.

6. Розроблено технологію волокнистих теплоізоляційних виробів, які мають низьку теплопровідність, низьку уявну щільність, достатню міцність та малу лінійну усадку, що дозволяє рекомендувати їх як ефективний теплоізоляційний матеріал для служби при температурах до 1400 ⁰С.

13

7. Вперше випробувано застосування порошкоподібних магній- та алюмофосфатних зв’язуючих для одержання виробів із мулітокремнеземистих волокон. Встановлено механізм формування волокнистого каркасу виробів за допомогою контактів, що утворюються в місцях перетину волокон та зерен зв’язки. Встановлено, що оптимальним є введення порошкоподібних магнійфосфату в комбінації з алюмофосфатом у загальній кількості 10-15% при їх співвідношенні 1:1 – 1:2.

8. Розроблено технологічну інструкцію на процес виготовлення теплоізоляційних плит на основі мулітокремнеземистих волокон і комбінованого зв’язуючого, здійснено випуск дослідно-промислової партії теплоізоляційних плит в умовах ВАТ “Сіверський комбінат” (м. Сіверськ, Донецька обл.), що у даний час проходять промислові випробування увипалювальній печі ДП “Артемівський завод стінових матеріалів” (м. Артемівськ, Донецька обл.) і мають позитивні результати.

Публікації автора:

1. О строении сечения Al₆Si₂O₁₃-SiO₂-Mg₃P₂O₈ в области ликвидуса / Питак Н.В., Питак Я.Н., Серова Л.В., Чурилова Ю.В., Чурилов В.В // Сборник научных трудов Харьковского государственного политехнического университета “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”. – Харьков: ХГПУ, 1998. - Вып. 6, Ч. 3. - С. 143-145.

Здобувачем наведено наявні відомості про будову бінарних підсистем перетину Al₆Si₂O₁₃-SiO₂-Mg₃P₂O₈, дано оцінку поверхні ліквидуса перетину A₃S₂-M₃P.

2. Чурилова Ю.В., Питак Я.Н., Чурилов В.В. О строении области AlPO₄-Mg₃P₂O₈-Al₆Si₂O₁₃-SiO₂-Mg₂A_l4Si₅O₁₈ системы MgO-Al₂O₃-SiO₂-P₂O₅ // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 1999. – Вып. 90. - С. 49-51.

Здобувачем проведено розрахунки характеристик бінарних і трикомпонентних перетинів. Визначено області складів, що придатні для одержання вогнетривких і тугоплавких матеріалів.

3. Теплоизоляционные материалы на основе МКРР-130 и фосфатных связок / Питак Я.Н., Чурилова Ю.В., Балабай А.Ю., Демиденко Е.В., Ремаренко Е.Г., Черкасская Е.А., Черноиваненко С.В. // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ, 2000. - Вып. 105. – С. 35-38.

14

Здобувачем розроблені склади, визначені і вивчені властивості теплоізоляційних волокнистих виробів.

4. Питак Я.Н., Чурилова Ю.В. Исследование процессов рекристаллизации муллитокремнеземистых волокон в присутствии алюмофосфатного связующего // Вопросы химии и химической технологии. – Днепропетровск: УГХТУ, 2001. - № 3. – С. 39-42.

Здобувачем досліджені термічні перетворення зв’язуючого матеріалу та процеси мулітоутворення в волокнах у присутності рідкого алюмофосфатного зв’язуючого.

5. Питак Я.Н., Чурилова Ю.В., Балабай А.Ю. Изучение взаимодействия твердых фосфатных связок с волокнистым наполнителем // Сборник научных трудов ОАО “УкрНИИОгнеупоров им. А.С.Бережного”. – Харьков: Каравелла, 2001. - № 101. – С. 151-156.

Здобувачем вперше випробувано застосування зв'язуючих речовин у порошкоподібному стані для створення волокнистих виробів з мулітокремнеземистих волокон. Досліджено структуру та властивості отриманих матеріалів. Проаналізовано фізико-хімічні процеси, що протікають при формуванні виробів.

6. Питак Я.Н., Чурилова Ю.В. Изучение фазовых превращений в волокнистых композитах на основе МКРВ-АФС в интервале температур 1000-1300 ⁰С // Вестник Национального технического университета “Харьковский политехнический институт”. – Харьков: НТУ “ХПИ”. – 2001. - № 3. – С. 146-149.

Здобувачем вивчено фазоутворення в волокнистих композитах, ідентифіковані кінцеві продукти термічних перетворень у зв’язці та волокнах, встановлено їх вплив на властивості теплоізоляційних виробів.

7. Чурилова Ю.В. Теплоизоляционные материалы на основе волокон системы Al₂O₃-SiO₂ // Вестник Национального технического университета “Харьковский политехнический институт”. – Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2001. - № 20. – С. 85-89.

Здобувачем узагальнені та проаналізовані результати досліджень по створенню теплоізоляційних виробів з мулітокремнеземистих волокон і фосфатних зв’язуючих, що вводилися як у рідкому, так і в сухому стані.

8. Волокнистые огнеупорные материалы: свойства и применение / Питак Я.Н., Чурилова Ю.В., Чурилов В.В., Федорова В.Е. // Сучасні проблеми металургії: Наукові праці. – Дніпропетровськ: “Системні технології”, 2001. – Т. 3. - С. 490-499.

15

Здобувачем проведено огляд стану ринка волокнистих вогнетривких матеріалів, проаналізовані недоліки та переваги існуючих високотемпературних волокон і матеріалів на їх основі.

9. Питак Я.Н., Чурилова Ю.В. Строение системы MgO-Al₂O₃-SiO₂-P₂O₅ и ее значение в технологии огнеупорных материалов // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. – Харьков: Каравелла, 2001. – С. 53-54.

Здобувачем вивчено будову системи MgO-Al₂O₃-SiO₂-P₂O₅ в області субсолідуса, здійснено розбивку на елементарні тетраедри.

10. Чурилова Ю.В. Применение алюмо- и магнийфосфатных связок для изготовления теплоизоляционных изделий из муллитокремнеземистого волокна // Збірка тез доповідей Другої Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”. – Київ. – 2001. – С. 55.

Здобувачем узагальнені результати досліджень по одержанню теплоізоляційних виробів із мулітокремнеземистих волокон та алюмо- і магнійфосфатних зв’язуючих, визначені оптимальні склади та властивості виробів.

11. Исследование влияния состава комбинированной связки на эксплуатационные свойства изделий на основе МКРВ / Черкасская Е.А., Черноиваненко С.В., Дубовик А.М., Питак Я.Н.., Чурилова Ю.В. // Сборник тезисов докладов Международной студенческой научно-технической конференции.–Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2001. – Ч. 1. – С. 69.

Здобувачем експериментально доведена необхідність використання комбінованих зв’язок для одержання теплоізоляційних виробів.

12. Чурілова Ю.В., Пітак Я.М. Вплив алюмофосфатного зв’язуючого на мулітізацію алюмосилікатних волокон // Тези доповідей ХV української конференції з неорганічної хімії за міжнародною участю. – Київ: ВПЦ “Київський університет”, 2001. – С. 63.

Здобувачем за допомогою комплексу сучасних методів аналізу вивчено вплив зв’язки на процес утворення муліту в волокнах.

13. Питак Я.Н., Чурилова Ю.В. Оценка областей огнеупорных составов в системе MgO-Al₂O₃-SiO₂-P₂O₅ // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. – Харьков: Каравелла, 2002. – С. 48-49.

Здобувачем визначені тетраедри, області складів яких можуть бути використані для створення вогнетривких матеріалів.

16

14. Черноиваненко С.В., Питак Я.Н., Чурилова Ю.В. Получение теплоизоляционных изделий на основе муллитокремнеземистых волокон и порошкобразных связующих // Сборник тезисов докладов Международного студенческого форума “Образование, наука, производство”. – Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2002. –Ч. 2. – С. 280.

Здобувачем проаналізовані й узагальнені результати досліджень по одержанню теплоізоляційних виробів з мулітокремнеземистих волокон і зв’язуючих матеріалів, що вводяться у вигляді порошку. Дано рекомендації стосовно їх використання.