Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf

Карборундовые огнеупорные изделия готовят на глинистой, кремнеземистой, ферросилициевой связках или без связки (ре­ кристаллизованные). Изделия на глинистой связке готовят из шихты, состоящей из 97% карборунда и 3% глины, увлажняе­ мой до 7—8 % сульфитно-спиртовой бардой. Иногда содержание глины доводят до 1 2 % и более.

Формовку изделий осуществляют на прессах под давлением 500—1000 кгс/см2 или трамбованием пневматическими трамбов­ ками. Обжиг сырца производят в газокамерных или туннельных печах при температуре 1400° С открытым способом. При изготов­ лении карборундовых изделий на кремнеземистой или ферроси­ лициевой связках шихту составляют из 90% карборунда и 10% чистого кварца (или ферросилиция).

При изготовлении карборундовых изделий без связки шихта составляется из 93—94% карборунда и 7—6 % жидкого стекла. Обжиг этого вида изделий производят при температуре 2300° С. Карборундовые изделия, содержащие 82—87% SiC и 9—10% Si02, обладают большой механической прочностью —470 кгс/см2 и выше, высокой температурой начала деформации под нагруз­ кой 2 кгс/см2— 1700° С и большой теплопроводностью.

Плавленые муллитовые изделия

Сырьем для плавленых муллитовых изделий служат бокси­ ты, каолины и высокоглиноземистые алюмосиликаты. Процесс получения плавленого муллита из этого сырья основан на вос­ становлении при высоких температурах кремния и связывания его железом, содержащимся в сырье, с получением муллита — ЗА120 з-2 Si02 (2А120 з -Si02) и ферросилиция — FeSi.

Для повышения качества муллитовых изделий (стеклоустой­ чивости) в шихту в качестве добавки вводят цирконовый кон­ центрат ZrSi04 , обеспечивающий получение в муллитовых изде­ лиях двуокиси циркония Z r02.

Составляющие шихты сушат, тонко измельчают и смешива­ ют. К шихте добавляют 5—8 % сульфитного щелока и из полу­ ченной массы на прессах под давлением 300 кгс/см2 изготовляют брикеты.

Плавку брикетов производят в дуговых электропечах. Для удаления (восстановления) из расплава железа непосредствен­ но в печь вводят графит, древесный уголь или антрацит.

Плавка муллита ведется при температуре 1900—2000° С. Полученный расплав разливают в формы из графита или из кварцевого песка. Охлаждают изделия в течение 4—10 суток.

Химический состав муллитоцирконовых изделий; Si02—23—• 24%; А120 з - 6 4 —65%; Zr02- 5 - 6 % ; Fe20 3—2-2,5% ; Ті02— 1—2%; CaO—1,5—2%. Объемная масса 3,2 г/см3, огнеупорность 1850°С.

В настоящее время отечественными заводами выпускаются муллитовые изделия более высокого качества, к которым относят­

37

ся бакор и бакор-33. Основными компонентами шихты бакора являются глинозем, каолин и цирконовый концентрат.

Химический состав бакора: Si02— 15—16%; AI2O3 — 62— 63%; Zr0 2 — 20—21% и плавней: CaO, Fe20 3 и Ті02 — порядка 3%. Основными компонентами шихты бакора-33 являются тех­ нический глинозем, обезжелезненный циркон ,и техническая дву­ окись циркония. Химический состав бакора-33: Si02— 13,7%; AI2O 3 — 49,8%; Z r02 — 32%; (Fe20 3+ C a 0 + T i0 2) — 2,8%. Объ­ емная масса 3,3—3 г/см3. Бакор-33 очень незначительно отлича­ ется от наиболее высокостойких зарубежных плавленых муллитовых изделий, например корхарта, содержащего БіОг— 1 2 — 14%; А120 з — 48—50% и ZrÖ2 — 33—34%. Муллитовые плавле­ ные изделия по сравнению со всеми другими видами огнеупор­ ных изделий обладают наибольшей устойчивостью против разъ­ едания стекломассой.

Жаростойкие бетоны и набивные массы

Ж а р о с т о й к и й б е т о н — безобжиговый искусственный материал, способный при длительном воздействии на него вы­ соких температур сохранять в необходимых пределах свои физи­ ко-механические свойства.

В зависимости от степени огнеупорности жаростойкие бетоны делятся на: высокоогнеупорные с огнеупорностью выше 1770° С, огнеупорные с огнеупорностью от 1580 до 1770° С и жароупор­ ные с огнеупорностью ниже 1580° С.

Жаростойкие бетоны состоят из вяжущего (гидравлического или воздушного) и заполнителя. В вяжущее иногда вводится ми­ неральная тонкомолотая добавка.

В зависимости от применяемого вяжущего жаростойкие бето­ ны делятся на две группы: бетоны на гидравлических и воздуш- но-твердеющих вяжущих. К первой группе относятся бетоны на портландцементе, шлакопортландцементе, глиноземистом и вы­

В зависимости от объемной массы жаростойкие бетоны делят­ ся на обычные (тяжелые) и легкие. Бетоны с объемной массой в высушенном состоянии 1500 кг/м3 называются легкими.

В я ж у щ е е — тонко измельченные вещества, которые при затворении водой или растворами каких-либо солей до тесто­ образного жидкого состояния со временем затвердевают, пре­ вращаясь в камневидное тело, связывая при этом в монолит от­ дельные зерна мелких и крупных заполнителей.

Воздушно-твердеющими называют такие вяжущие, которые твердеют и набирают прочность на воздухе; к ним относятся: периклазовый цемент, жидкое стекло и алюмофосфатные связки.

Периклазовый цемент ■— это тонкомолотый обожженный магнезитпериклаз, затворение которого производится хлористым

38

магнием, сернокислым магнием или водным раствором гидрата сернокислого магния плотностью 1,218 г/см3.

Жидкое или растворимое стекло представляет собой коллоид, обладающий хорошими вяжущими свойствами.

При изготовлении жаростойких бетонов применяется натрие­ вое жидкое стекло — силикат натрия Na20-/2Si02. Отношение количества молекул кремнезема к количеству молекул окиси на­ трия называется модулем жидкого стекла, который для жаро­ стойкого бетона должен находиться в пределах 2,4—3,0. Чем меньше модуль, тем больше в стекле окиси натрия и, следова­ тельно, тем ниже огнеупорные свойства бетона.

Плотность жидкого стекла находится в пределах 1,38— 1,45 г/см3. Иногда жидкое стекло поставляется в виде силикатглыбы, т. е. не растворенное в воде. Растворение силикат-глыбы производится в автоклавах паром под давлением 3—8 кгс/см2 в течение 3—5 ч. Для обеспечения твердения бетона на жидком стекле в сухую смесь добавляют кремнефтористый натрий в ко­ личестве 12,4—13,2% массы жидкого стекла. При введении в со­

Для обеспечения твердения бетона на жидком стекле вместо кремнефтористого натрия можно применять нефелиновый шлак (отход алюминиевого производства) и саморассыпающиеся шла­ ки металлургических производств.

К гидравлическим вяжущим относится глиноземистый це­ мент, получаемый путем тонкого измельчения сплава или клин­ кера, изготовляемых путем расплавления или обжига до спе­ кания сырьевой смеси надлежащего состава, обеспечивающего преобладание в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция. Основными составляющими глиноземистого цемента являются: глинозем А120 3— 39—47%, известь СаО — 32—44%

икремнезем Si02 — 8—13%.

Ввысокоглиноземистом цементе содержание глинозема на­ ходится в пределах 70—82%. В зависимости от прочности глино­ земистый цемент выпускается трех марок: 300, 400, 500 (в трех­ суточном возрасте при хранении на воздухе).

Прочность стандартных образцов в возрасте одних суток для марки цемента 300 должна быть не ниже 250 кгс/см2, для марки

400 •— не ниже 350 кгс/см2 и марки 500 — не ниже 450 кгс/см2. Из приведенных данных следует, что глиноземистый цемент— быстротвердеющее вяжущее, и это является его характерной осо­ бенностью. Сроки схватывания глиноземистого цемента: начало

коизмельченного клинкера, получаемого обжигом до спекания сырьевой смеси надлежащего состава, обеспечивающего преоб­

39

ладание в полученном клинкере силикатов кальция. Содержание отдельных окислов в портландцементе колеблется в сравнительно ограниченных пределах, а именно (в %): СаО — 64—67; S i02 — 19—24; AI2O3—2 —6 ; MgO не более 4, 5 и SO3 не более 3. При помоле клинкера к нему добавляется не более 15% активной минеральной добавки.

Прочность образцов портландцемента в трехсуточном возра­ сте составляет примерно 50% и семисуточном 60—75% 28-суточ­ ной прочности. Портландцемент выпускается следующих марок: 200, 250, 300, 400, 450 и 500.

Пуццолановый портландцемент — гидравлическое вяжущее, получаемое совместным помолом клинкера портландцемента с активными минеральными добавками (обожженной глины, топ­ ливной золы и др.) не менее 25 и не более 40% массы цемента. Для регулирования сроков схватывания при помоле добавляется глина в количестве 2—3%. Пуццолановый цемент не имеет по­ стоянного химического состава, так как последний зависит от количества прибавляемых к клинкеру активных добавок. Проч­ ность в семисуточном возрасте пуццоланового цемента по отно­ шению к 28-суточному возрасту составляет 50—60% в зависимо­ сти от марки цемента. Промышленностью выпускается пуццола­ новый цемент пяти марок: 200, 250, 300, 400, 500.

Шлакопортландцемент — гидравлическое вяжущее, получае­ мое совместным помолом клинкера портландцемента с домен­ ными гранулированными шлаками (от 20 до 80%); для регули­ рования сроков схватывания при помоле добавляется глина в количестве 2—5% массы всей смеси. Прочность образца в семи­ суточном возрасте составляет 50—60% 28-суточного возраста. Промышленностью шлакопортландцемент выпускается шести марок: 150, 200, 250, 300. 400 и 500.

Т о н к о м о л о т ы е д о б а в к и (микрозаполнители) применя­ ются при изготовлении жаростойких бетонов, за исключением бетонов на глиноземистом и высокоглиноземистом цементах. Для бетонов на портландцементах применяется шамотная и по­ лукислая тонкомолотая добавка с содержанием свободного крем­ незема в аморфном состоянии, для высокоогнеупорных бето­ нов — хромитовая добавка. Тонкомолотая добавка всех видов должна полностью проходить через сито с отверстиями 0,15 мм.

Шамотные и полукислые тонкомолотые добавки с содержа­

помола обожженных до спекания шамотных и полукислых глин, а также лома шамотного кирпича, получаемого при разборке кладки промышленных печей.

Хромитовая тонкомолотая добавка готовится из хромитовой руды Кимперсайского месторождения с содержанием окиси хро­

40