Файл: Элинзон, М. П. Производство искусственных заполнителей.pdf

различных размеров при данной вязкости расплава всплывают с разной скоростью, что приводит к их столк­ новению, а следовательно, к увеличению их объема и скорости всплывания. В итоге получается шлаковая пем­ за неравномерной структуры.

Процесс поризации при получении шлаковой пемзы связан таким образом с возникновением пузырьков га­ зовой фазы, равномерно распределенных по всей массе расплава при его охлаждении, т. е. с появлением поверх­ ности раздела фаз. Как было указано, в процессе газовыделения одновременно происходит кристаллизация расплава шлака, содействующая образованию поризованной структуры вследствие пронизывания расплава большим количеством мелких кристаллов, на поверхно­ сти которых задерживаются пузырьки газов. Следова­ тельно, поризация металлургических шлаков тесно свя­ зана со скоростью охлаждения расплава, так как не­ обходимо быстрое нарастание его вязкости до областей температур, при которых превалирует образование мел­ ких кристаллов.

Характер структуры вспученного металлургического шлака, как показали экспериментальные исследования, можно регулировать скоростью охлаждения расплава

и его газоили паронасыщенностью, а также введением

врасплав с помощью сжатого воздуха диссоциирующих, например карбонатных, порошковых добавок. В послед­ нем случае гетерогенизация поризуемого расплава газо­

вой фазой будет осуществляться за счет воздушных пу­ зырьков, образующихся при барботировании воздуха че­ рез слой расплава; пузырьков газа — продукта диссо­ циации введенного порошка; газовых пузырьков, выде­ ляющихся из расплава вследствие снижения раствори­ мости в нем газа..б*3

3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА

Начало промышленного производства шлаковой пем­ зы в СССР относится к 30-м годам. Первоначально вспучивание расплава осуществлялось на открытых ли­ тейных площадках — в «ямах». Модернизацией «ямного» способа явился водоструйный способ, предложенный б. трестом Союзшлак МПСМ СССР. Над разработкой

202 Глава IV. Производство шлаковой пемзы

механизированных установок в СССР в течение многих лет работает ряд исследовательских, проектных и про­ изводственных коллективов.

Разработанные в СССР многочисленные методы по­ лучения шлаковой пемзы могут быть разбиты на четыре условные группы: вспучивание в спокойном слое, вспу­ чивание в кипящем слое, вспучивание с диспергирова­ нием расплава и воды и вспучивание перемешиванием.

Исследования наши и других авторов показывают, что получение шлаковой пемзы, например, методом дис­ пергирования расплава и воды, в том числе на центро­ бежной машине, наиболее полно отвечает характеру протекающих процессов при вспучивании жидких шла­ ков. Однако центробежную машину нельзя рекомендо­ вать для производства шлаковой пемзы до тех пор, по­ ка не будут решены вопросы долговечности деталей этой машины и обслуживающих ее конвейеров, работающих в агрессивных средах.

Совместно с В. И. Овсянкиным, Н. А. Поповым, И. Н. Резниковым, М. К. Знльбером и другими нами предложено вводить в расплав воду под давлением 0 ,2 — 0,3 МПа через дырчатое ложное дно емкости. При со­ прикосновении с расплавом вода превращается в пар, равномерно распределяемый в расплавленной массе, что способствует получению шлаковой пемзы с относитель­ но равномерной структурой. Этим были заложены осно­ вы бассейнового способа производства шлаковой пемзы.

Первый в СССР опытный стационарный бассейн был построен в Новокузнецке, а опытно-промышленный в Челябинске. Работа, проведенная на опытно-промыш­ ленном бассейне, подтвердила возможность вспучивания шлаков Челябинского металлургического завода. Трест Челябметаллургстрой применяет шлаковую пемзу в ка­ честве заполнителя для производства однослойных сте­ новых панелей жилых и промышленных зданий, а так­ же для изготовления несущих конструкций. Впоследст­ вии был разработан и построен опытный опрокидной бассейн на Новолипецком металлургическом заводе. Практика работы этих установок и зарубежные данные подтверждают, что бассейновый способ поризации рас­ плава металлургических шлаков может быть рекомен­ дован для использования,

Распад доменных шлаков и методы их стабилизации.

Большинство доменных шлаков, выпускаемых на метал­ лургических заводах юга, а также на части заводов центра и востока, подвержено силикатному распаду, вы­ званному полиморфным превращением ортосиликата кальция Ca2Si0 4 из a -формы в у-форму. При охлажде­ нии расплава a'-C2S при температуре 670°С переходит в |3-C2S и далее при температуре 525° С — в y-C2S. Этот процесс, по теоретическим подсчетам Бредига, свя­

Предотвращение распада доменных шлаков возмож­ но достигнуть в самой доменной печи, заменив во флю­ сующей добавке известняк доломитом или доломитизированными известняками.

Известны три основных метода внедоменной стаби­

введение в расплав минеральных, например глинистых, порошков, связывающих окись кальция и ориентирую­ щих расплав на кристаллизацию вполне устойчивых ми­ нералов, какими являются геленит и окерманит, или ма­ териалов, подкисляющих и снижающих основность

дающих указанным выше высокотемпературным мо­ дификациям C2S устойчивость при низких темпера­ турах.

Физический метод, осуществляемый при производст­ ве гранулированных шлаков, по данным Л. А. Владими­ ровой (Уралниистромпроект), не дает устойчивых ре­ зультатов при производстве шлаковой пемзы. Химиче­ ский метод, учитывая высокую температуру плавления вводимых добавок, как правило, предопределяет необ­ ходимость миксеризации расплава. Практически наибо­ лее реальным является кристаллохимический метод с использованием различных фосфатов (В. В. Лапин, 1956 г.), главным образом апатитового концентрата, со­ держащего не менее 39% Р2Об.

Кристаллохимический метод был проверен в произ­ водственных условиях на Новолипецком металлургиче-

Производство шлаковой пемзы включает следующие переделы: доставку или непосредственную подачу (в слу­ чае переработки расплава у доменной печи) расплава для переработки; подготовку расплава (при использова­ нии распадающихся шлаков — их стабилизацию) к сли­ ву в поризующий агрегат; вспучивание и первичное охлаждение поризованной массы; охлаждение, дробле­ ние и рассев шлаковой пемзы; складирование и выдачу потребителю готовой продукции.

Доставка расплава осуществляется шлаковозными ковшами вместимостью 16,5 м3 (реже 11 м3). Макси­ мальный угол поворота ковша составляет 116й, продол­ жительность наклона 1,3 мин. Для кантования ковши оборудованы электродвигателями, а при их отсутствии — передвижными или стационарными кантователями. Шлаковозные ковши у шлакопемзовой установки пере­ двигают маневровой лебедкой или транспортным шпилем.

При производстве шлаковой пемзы у доменной печи (что наиболее рационально) расплав подают на пере­ работку из летки печи непосредственно в поризующий агрегат (в случае применения стабильных, нераспадающихся шлаков).

Подготовка расплава к сливу в зависимости от его свойств включает одну или две операции: для нераспадающихся шлаков — пробивку коры затвердевшего шла­ ка, образующуюся на поверхности расплава; для распа­ дающихся шлаков — их стабилизацию. Коркопробивающне копры общей массой 2786 кг снабжены электродви­ гателями мощностью 5 кВт и способны пробивать кору толщиной до 120 мм.