химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

шлаки, также пересекает ряд изотерм. Количество жидкой фазы в точках на этой линии для ряда температур находят по правилу рычага. Количество жидкой фазы и будет соответствовать степени оплавления огнеупора при данной температуре.

5. ШЛАКОУСТОЙЧИВОСТЬ

Процесс взаимодействия огнеупоров со шлаками включает в себя пропитку, смачивание и растекание, растворение, химические реакции, эрозию и т. п. Сложную роль в этих процессах играет пористость. У шамотных изделий на взаимодействие со шлаком, влияют и открытая пористость, и закрытая, так как стенки между порами разъедаются, закрытые поры дтановятся доступными для Шлака,

§5

При пористости 20±8% значительно большее влияние на разъедание огнеупоров шлаками оказывает характеристика пор, их строение и размер, чем величина пористости. В обожженных изделиях поры в основном расположены в связке и между связкой и крупными зернами. При проникновении шлака в связку шлакоустой-чивость в первую очередь определяется составом связки и ее пористостью, а не составом крупных зерен и их пористостью. Крупные зерна обычно не растворяются в шлаке, а вымываются.

Большое значение в процессе шлакоразъедания имеет эрозия. Например, в электросталеплавильных печах доля эрозии в общем износе составляет до 50%. Эрозия определяется прочностными свойствами огнеупора и текстурой. Предложено много эмпирических формул, связывающих шлакоразъедание с прочностными и текстурными свойствами. Например, стойкость алюмосиликатных ковшовых изделий определяют по формуле

J = 2/7/ркзж + 2V + 3500 /осж + 200Г, (II. 93)

где/ — показатель устойчивости огнеупора (чем он меньше, тем больше стойкость огнеупора); ? — открытая пористость, °/<ъ Ркаж — кажущаяся плотность, г/см3; V—остаточное линейное изменение после нагрева в течение 2 ч при 1500° С, %; Осж — предел прочности при сжатии, кПа; Г — газопроницаемость, нПм.

Качественно шлакоустойчивость огнеупоров описывается следующими правилами. Прежде всего химический характер огнеупора и особенно его связки должен соответствовать основности шлака.

Динасовые и шамотные изделия образуют с оксидами железа наиболее легкоплавкие смесн. Высокоглиноземистые изделия следуют за динасовыми н шамотными, а магнезитовые изделия дают с оксидами железа самые огнеупорные соединения и обладают минимальной растворимостью в оксидах железа.

Оксид кальция (основной компонент большинства металлургических шлаков) с динасовыми, шамотными н высокоглиноземистыми огнеупорами образует легкоплавкие соединения, смесь же оксида кальция с оксидом магния обладает высокой огнеупорностью. По этой причине основные огнеупоры используют при футеровке основных мартеновских печей и кислородных конверторов и печей для обжига цементного клинкера.

Щелочи образуют легкоплавкие соединения с динасовыми и алюмосиликатными изделиями. Высокоглиноземнстые изделия более стойки к щелочам. Магнезитовые огнеупоры обладают высокой устойчивостью к воздействию щелочей.

В расплавленном металле оксидные огнеупоры непосредственно не растворяются. Разъедание огнеупоров металлами идет в две стадии. На первой стадии твердые огнеупорные оксиды, реагируя с FeO, МпО или другими компонентами шлака, продуктами раскисления нли иными примесными компонентами металлического расплава, переходят в расплав, например:

(SiOa)TB + (FeO)pacn -» (Si02)pacn + (FeO)paCn.

На второй стадии металл восстанавливает катнон оксида из расплава. Например, (Si02)pacn + 2Fe-*-2FeO + Si. Образовавшиеся FeO или МпО вновь вступают в реакцию на первой стадии.

Расплавленная сталь и некоторые другие металлы растворяют углеродистые огнеупоры ДО степени насыщения углеродом. Чугун

56

«

а я ч ¦о

X

о t>

X

в

ч

ч

к К

я X

си

я

к

«О

ч

к

ш

я ч U

. о S3 S

СО й)

а ч

со

t

О со t О со

Я

я

S

ч

•S я 3

«О

В 8L е.

ч 5 о «

« S м й

ь а о ь

и ь « о

X -

? ш °

? о о

5я 4 я

р-> н S д

Ч !=Г А ? Ч

К со О со

са

5 о

и" в S S

OS <8%**о

q И(5 ? см О

?< нСО \

О t

??

о ?

я я '« я gO"-'oco «л

со йл са ta w «о.—. „,

Й So й so ? S «csg^ · ? ю ? ?-

я 03

?

са ?

4

?

я

S3

б

? S ? а ё

к я

?

CD В,

«

к

?

Я ь ?

к «

о о Sj? ?·

go g

4 t> u

Я я о ь

s

со ?

о ь

s §

Д о

cd ^

о

о со о »я

Л

ч*1

О О

?>

!

о о ю

о

о —< о ¦* I ?

Л

о

о

СП

к

са

со S

д

о.

а о а. о в >.

S S О)

Э

>. о. « св О.

в,

в

? к

S

a

в я

со о. са >,

а 1-

о S

с со ?

° f0 -

в \о 5

„ са о s

? с и

са cj S ta в са о н

S

g 5 S S

са а.

? s s

я s

2 *

са са

4 ?

О о

в- s

я ? « к 5

S о

« а

ч S В

с S о О >з я

о « S

ш ^ вш аз

в о с

О)

к

S3 ш S

«

к

к «

со S

са аз

ч ?

е ta

о к

к

* _

» S

со О

о к

СП S О аз о ? О

СО

S а.

о

a

s s ? ч m са ч с О

к

РТ св S о. о

к

X (U

са го ? ой «?

з|з

CD «ОкО

ж о

8

X

?

а

с

О

СО

q §

из «

s

?? са ь св О. « S 1ч

О

ст

57

же, будучи насыщен углеродом, не взаимодействует с углеродистыми изделиями. Поэтому футеровку нижней части доменных печей выпол-..аяют из углеродистых блоков. Наиболее часто взаимодействие огнеупоров с металлами носит кинетический характер, а взаимодействие со шлаками — диффузионный.

6. РАЗРУШЕНИЕ ОГНЕУПОРОВ ГАЗАМИ

Углекислый газ, проникая в поры огнеупора, в температурном интервале 450—600° С разлагается с выделением свободного углерода, который называют сажистым: 2CO->-C02-f-C.

Сажистый углерод имеет большой объем; отлагаясь в порах, хотя и не заполняет крупные поры полностью, разъединяет зерна шамота, ослабляя прочность изделий. Оксиды железа и металлическое железо FeO, Fe203, Fe являются катализаторами этой реакции. Если оксиды железа связаны в фаялит 2FeO-Si02 или герцинит FeO-AlA, то они не являются катализаторами. Однако если присутствует ZnO, то он взаимодействует с фаялитом с выделением оксидов железа, которые способствуют отложению сажистого углерода. Углеводороды (метан, этан и природный газ) так же, как СО, выделяют сажистый углерод в присутствии катализаторов.

Сажистый углерод образуется также по реакциям:

Fe3C+CO-*-Fe2C + C02 (процесс увеличения содержания углерода); цементит

3Fe2C-s-2Fe3C+C (процесс выделения углерода).

Углеродистые, графитовые и карбидкремниевые огнеупоры окисляются в кислородсодержащей среде и под влиянием водяных паров при высоких температурах.

Водяные пары с доломитом, магнезитом и другими изделиями, содержащими известь, образуют гидроксиды кальция и магния. Прн гидратации оксидов значительно увеличивается объем, что и приводит к разрушению изделий. Продукты гидратации разлагаются при сравнительно невысокой температуре (~800°С). Выше этой температуры гидратация не происходит. Воздействие различных газов на огнеупоры приведено в табл. П.6.

ГЛАВА III, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕУПОРОВ

Для получения огнеупоров выбирают исходные вещества (сырье) с огнеупорностью выше 1580°С или такие, которые в результате переработки дают новые вещества с огнеупорностью не ниже указанной. Выбранный материал обрабатывают различными приемами и по режимам, наиболее благоприятным для такого течения физико-химических процессов, при котором получают изделия с требуемыми свойствами.

58

к 1. ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

С ТЕМПЕРАТУРОЙ ПЛАВЛЕНИЯ ВЫШЕ 1580е С—

Из 78 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева от ? до U (за исключением редкоземельных № 58—71) температуру плавления ниже 1000°С имеют 44 элемента, от 1000 до 1500°С 9 элементов, от 1500—2000° С 15 элементов и выше 2000° С 10 элементов.

Наибольшую температуру плавления имеет углерод (графит) ~5000°С. Температура плавления вольфрама 3370°С, рения 3000°С, тантала 2850°С, осмия 2700°С и молибдена 2620°С.

Все другие элементы, обладающие высокими температурами плавления (>2000°С), кроме углерода, отно-

Таблица ?1?.? Температура плавления оксидов, карбидов и нитридов_

Элемент Оксиды формула tan' °c

Бериллий ВеО 2570

Магний MgO 2800

Алюминий ??? 2050

Кремний SiO, 1713

Кальций СаО 2570

Титан ТЮ2 1640

Ванадий V02 1967

V203 1970

Хром CrA - 1990

Марганец ??? 1650

Железо FeA 1538

Цинк ZnO 1800

Стронций SrO 2430

Иттрий YA 2110

Цирконий Zr02 2700

Молибден — —

Барий BaO 1930

Лантан LaA 2315

Церий Ce02 1950

Гафний HfOa 2812

Вольфрам W03 1500—

1600

Торий ThOa 3050

Уран U02 2176„

Карбиды

формула

Нитриды

формула

/пл*

Ве,С

???

SiC CaC3 TiC VC

Fe3C

ZrC MoC

HfC

игСз

2100 (разлагается)

2200 (разлагается) 2500 2300 3140 2810

1837

3800 2570

4160 2857 (разлагается

2100

Be3N2

A1N

Si3N4

Ti2N2 VN

ZrN

НШ

2200

2150

2200

930 2050

3000

3310

59

сятся к редким. Среди химических элементов только углерод имеет значение как массовый огнеупорный материал. Редкие элементы применяют в небольших количествах.

Из химических соединений наибольшую температуру плавления имеют карбиды, нитриды и ряд оксидов. Температура плавления этих соединений приведена в табл. III.1.

Наименьшие температуры плавления имеют кислые оксиды (S1O2, ТЮ2 и др.), наибольшие — основные оксиды (ВеО, MgO, СаО и др.). Температуры плавления ам-фотерных оксидов (AI2O3. СГ2О3) занимают промежуточное значение. Наибольшее количество огнеупорных оксидов приходится на основные, наименьшее — на кислотные.

Высшей температурой плавления обладают оксиды и особенно карбиды и нитриды элементов IV и V групп 5, 6 и 7-го периодов: Zr02 2700, ThO2>3000, ZrC 3800, HfC4160, TaC 3900°C и др.

Кроме оксидов, карбидов и нитридов, высокой температурой плавления обладают некоторые силикаты, алюминаты, алюмосиликаты, фосфаты, соединения типа шпинелей и др.

§ 2. РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРИРОДЕ И ВЫБОР ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕУПОРОВ

Критерием при выборе тех или иных исходных в

страница 13
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Скачать книгу "Технология огнеупоров" (3.17Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
аренда усилителей звука
Фирма Ренессанс лестницу в дом купить - всегда надежно, оперативно и качественно!
кресло 9970
склад хранения вещей дешево

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)