химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

братимы. Если, например, полностью перевести путем нагревания при соответствующих условиях природный ?-кварц в ?-тридимит или в а-кристоба-лит, то при охлаждении получится не ?-кварц, а соответственно ?-тридимит или ?-кристобалит. Это обстоятельство позволяет получать кремнезем нужной

модификации.

Плотности разных модификаций неодинаковы, поэтому переход одной модификации в другую происходит с изменением объема.

Изменения объема при быстро протекающих превращениях (?-кварц^а-кварц, а-тридимит^р-триди- . мит=ё*7-тридимит, а-кристобалит^р-крнстобалит) менее значительны, чем изменения объема при медленно протекающих превращениях (а-кварц-»-а-тридимит, а-кварц-э-а-кристобалит). Эти изменения таковы:

., . Объемный эф-

Модификация кварца и температуры 4ек_ npeBDa.

превращения, "с щеиия, %

?-кварц 573

-->¦ ?-кварц.......... 4-0,82

V-Тридимит 117

--> р-тридимит........ +0,20

?-кристобалит 180—270

¦--+ ?-кристобалит....... 4-2,80

• ?-тридимит 163

--<¦ ?-тридимит........ 4-0,20

а-кварц 870

--> ?-тридимит........ 4-16,0

?-кварц 1050

--> ?-кристобалит....... 4-15,4

?-кварц 1610

-->кремнеземистое стекло . . . 4-15,5

Кремнеземистое

стекло 1728

.--> ?-кристобалит....... —0,9

10-298 145

Поскольку увеличение объема при нагревании больше (переход типа ?->?) уменьшения при охлаждении (переход типа ?->-?->?), объем кремнезема после обжига будет больше первоначального. Практически остаточное увеличение объема кварцевых пород составляет 2—4%. Это увеличение зависит от полноты превращения кремнеземистой породы и степени ее разрыхления

при обжиге, которые обусловливаются природой кварцита, его микроструктурой, зерновым составом смеси, температурой и продолжи^ тельностью обжига.

Полностью перевести ?-кварц в какую-либо одну модификацию (у-тридимит< или ?-кристобалит), т. е. получить мономинеральный динас, практически не удается. После обжига изделий до 1400—1450° С и охлаждения часть SiC>2 остается в форме ?-кварца, часть переходит в у-тридимит и часть — в ?-кристобалит. Соотношение этих фаз зависит от технологических условий производства ди наса.

„ В связи с этим необходимо установить, какая моди фикация является более выгодной в динасе. По точкам плавления наиболее выгодной является кристобалит, плавящийся при 1728° С; тридимит плавится при 1675° С, а кварц при 1610° С. Разница в температурах плавления этих модификаций, однако, не оказывает существенного влияния на огнеупорность изделий, так как кварцевый расплав имеет очень большую вязкость.

По постоянству объема кварц, тридимит и кристобалит резко различаются (рис. V.3). С точки зрения постоянства объема наиболее выгодной модификацией является тридимит. При обжиге кварцевых пород он образуется медленно. Скорость перерождения кварца в тридимит увеличивается при введении минерализаторов.

оС-10 100

80

40

20

О

-6

1 -

7

1 1

I -—? 1 1 --1-

4 , 1

у

¦_L

г оо 400 воо 8oot,°c-

??°· ?·3·„ Зависимость коэффициеи-тов лЩейй()га расширения ? Модификацией кремнезема от темпера-

' — кристобалит; 2 - кварц-« — тридимит

146

Перерождение кварца в тридимит и кристобалит в присутствии минерализаторов происходит в такой последовательности: ?-кварц при 573°С быстро переходит в ?-кварц, который при 1200—1470°С частично превращается в неустойчивый чешуйчатый метакристобалит.

В этом же температурном интервале тонкозернистый кварц и частично метакристобалит, взаимодействуя с примесями и минерализующими добавками, образуют пересыщенный (по отношению к крупным зернам кремнезема) расплав, из которого кристаллизуется устойчивая при этих температурах модификация — тридимит.

Расплав же, становясь менее насыщенным, снова растворяет неустойчивые модификации ?-кварца и ме-такристобалита и образует пересыщенный раствор, из которого вновь кристаллизуется тридимит, не растворяющийся в расплаве как наиболее устойчивая при температуре ниже 1470° С модификация Si02. На практике процесс взаимодействия кремнезема с минерализаторами протекает сложнее1. Изменяя крупность частиц кварцита в массе, количество и состав минерализаторов, температуру и характер газовой среды при обжиге, можно в готовых динасовых изделиях получать различные количества тридимита, кристобалита и кварца.

Природа минерализаторов и их количество оказывают большое влияние на фазовый состав динасовых изделий и их свойства. К минерализаторам предъявляются определенные требования: они должны давать при обжиге в интервале 1200—1450° С жидкую фазу низкой вязкости, которая способна растворять неустойчивые при этих температурах ?-кварц и метакристобалит и склонна к пересыщению кремнеземом. Жидкая фаза должна также обладать высокой кристаллизационной способностью.

Добавка в шихту минерализаторов всегда понижает не только температуру начала появления жидкой фазы при обжиге, но и огнеупорность динаса, поэтому минерализаторы вводят в шихту в минимальном количестве. В настоящее время в качестве минерализаторов применяют СаО, FeO, МпО и вещества, их содержащие.

В системах СаО—Si02, FeO—Si02 и МпО—Si02 имеется участок Si02 — эвтектика с крутопадающей линией

1 По некоторым данным при взаимодействии кремнезема с минерализаторами образуются твердые растворы, ускоряющие процесс тридимнтизации динаса прн обжиге. ?

10*

147

ликвидуса (рис. V.4-V.6), вследствие чего при нагревании динаса до температур, близких к точкам плавления нарастание количества жидкой фазы происходит весьма медленно. Поэтому динас до температуры 1600° С

\1728

^80 100 Ca3Si05; Ca2Si-04; Ca.jSi2o7;Co.SiOj Ш %1ло массе) Si02

Рис. va. Диаграмма состояния системы СаО—SiO»

'-'—?—1—q-1-1 . I

В 20/ 40 \ BO 80 100

Fe2SL04 FeStOj FeO % (помассе)

5W,

Рис. V.5. Диаграмма состояния си-? стемы FeO—SiOj

WOO

1400

1000

Тефроит+жидкость ? ^

Родоштжидкость/ МШщия\|

? ? (TV Аристооалиттиожщ жидкости /Тридимиттидкость

1 Тещроит* родонит, + тридимит

?

t „с_____-, имеет высокие механ1

ческие свойства.

Минимальные -тед пературы плавления эв тектик в системах, изо браженных на рис V.4—V.6 следующие 1435° С для Si02—СаО 1300° С для МпО ¦Si02—2Mn0-Si02 1178° С для Si02 2Fe0-Si02.

Эти оксиды по убы ванию минерализующей способности располагают в ряд FeO>MnO>CaO.

Наиболее распространенными минерализаторами являются все же известь и смесь извести с оксидами железа. При прибавлении СаО в динасовую шихту в количестве 2—4% во время обжига при температуре около

148

О 20 40 60 80 100 МпО 2MnO-Si02 MnO'SLOz 5iOz % (по массе)

?«нсЛУ-о:^?иаграмма состояния системы МпО—S1O2

1450°С в изделиях из кристаллических кварцитов содержится, % (объемн.):

Тридимит...... 60—85 Кварц.......10—20

Кристобалит..... 20—30 Стекло и другие минералы ........ 8—15

Взаимодействие СаО с SiO^ начинается в твердой фазе при 650°С с образованием силикатов кальция1. Скорость этих реакций небольшая. Расплав в системе СаО—Si02 (см. рис. V.4) появляется при 1436°С, когда плавится эвтектика ?-тридимита и a-CaO-Si02. Но в природных кварцитах присутствуют примеси, поэтому жидкая фаза появляется при более низких температу-

ря ЗСиО-aW 12СаО-7А1г03 СаО-АЦО, СаО-2А1г03 - 2020

Са,гА1нС1„ -1455 -W05 -1750 СаО-6А1г03 Рис. V.7. Диаграмма состояния системы СаО—А120з—SiOj

? При содержании СаО около 2% образуется до 5% волласто-нита, имеющего плотность 2,92 г/см'. Вследствие этого плотность динаса может повыситься иа 0,025 г/см3.

149

pax. Например, в тройной системе СаО—А1203—Si02 (рис. V.7) эвтектика CaO-Al203-2Si02-f-CaO-Si02+ —f-S1O2 (гх-тридимит) плавится при 1170° С; состав этой эвтектики следующий, %: 23,3 СаО; 14,7 А1203 и 62,0 Si02. Если в динасовой массе содержится 1,5% А1203, то для получения такой легкоплавкой эвтектики должно содержаться: СаО = 23,3-1,5: 14,7=2,37% и Si02= = 62,0-1,5: 14,7=6,42%.

Количество жидкой фазы, образующейся в динасе при этих условиях, составит 1,5 (А1203) +2,37(СаО) + +6,42 (Si02) = 10,29%. Это количество жидкой фазы близко к количеству стекла, которое определяется под микроскопом в динасовых изделиях, изготовленных из кристаллических кварцитов.

При производстве мартеновского динаса в шихту, кроме СаО, обычно добавляют и другие более сильные минерализаторы, которые при меньшем количестве обе-

CuD ....................

-2570 5 1200 1133 Ш

тя

Рис. V.8. Диаграмма состояния системы CaO-FeO-SlO,

150

спечивают большую степень перерождения кварца; таким минерализатором, например, служит оксид железа (FeO).

В системе СаО—FeO—Si02 (рис. V.8) наиболее легкоплавкий расплав с точкой плавления 1105°С содер--жит 11,5% СаО, 45,5% FeO и 43,0% Si02, что соответствует отношению СаО : FeO = l : 3,965.

Следовательно, при одновременной добавке СаО и FeO оксид железа FeO должен являться основным компонентом смеси, а известь — вспомогательным. Хорошие результаты получаются при отношении СаО: FeO в пределах от 1 : 4 до 1 : 2.

Оксид железа FeO вводят в виде окалины, сварочных шлаков, пиритных огарков и других веществ. Преимущество, однако, следует отдать окалине и сварочным шлакам, содержащим больше FeO.

Железистые добавки обязательно измельчают до полного прохода их через сито № 02. Известково-желе-зистую смесь вводят в мартеновский динас в количестве от 0,5 до 1,5%.

При выборе минерализатора для коксового динаса необходимо учитывать влияние добавок на теплопроводность и более жесткие требования, предъявляемые к постоянству объема этих изделий при длительной службе при высокой температуре, в частности к устойчивости против газовой коррозии, обусловливаемой реакцией 2 СО^С02+С. Катализатором этой реакции являются оксиды железа. Поэтому коксовый динас изготовляют с введением одной известковой связки.

Состав минерализаторов и жидкой фазы рассчитывают также из условия получения заданной структуры. Если необходимо получить кристаллический сросток тридимита, то для образования прямых связей кристаллов должно соблюда

страница 29
< 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
imac 27 retina 5k mk482ru a
межкомнатные ручки в интебрассе
матрас детский 70 на 160
что такое ручка для гироскутера

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
(23.11.2017)