химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

м деле, как было показано в гл. II, склонение пироскопа происходит при вязкости 103—102 Па-с. Такую вязкость кварцевое стекло имеет при 2000—2500° С:

Температура, °С . 1450 1720 1880 2000 2500* Вязкость, Па-с . 9,7-Ю8 2,9-10? 1,5-10* 2,8-Ю3 Ы0а

* По В. П. Прянишникову.

Как огнеупор кварцевое стекло отличается уникальными свойствами: его коэффициент линейного расширения ? в интервале температур 20—1250° С равен 0,5Х XI О-6 "С-1, что на один-два порядка меньше, чем у огнеупорных оксидов и их соединений (кроме кордиерита).

Модуль упругости кварцевого стекла Е = 74 ГПа, тогда как у огнеупорных оксидов и их соединений он меньше в 2—5 раз. Теплопроводность увеличивается от 1,66 при 200° С до 4,56 Вт/(м-К) при 1000° С.

Структура кварцевого стекла представляется как неорганический трехмерный полимер каркасного типа из атомов кремния, тетраэдрически окруженных атомами

1§3

кислорода и связанных ими преимущественно ковалент-ными связями.

Кварцевое стекло играет исключительную роль для научно-технического прогресса в космической и ракетной технике. Из особо чистого кварцевого стекла выполнены наружные панели иллюминаторов всех кораблей «Аполлон». Кварцевое стекло применяют при изучении солнечной короны, «черных дыр», при изготовлении основных деталей управляемых снарядов, генераторов инфракрасных лучей и т. п.

Кварцевое стекло получается путем плавки особо чистого сырья (типа горного хрусталя; прозрачных гранул Si02, получаемых из структурной разновидности жильного кварца, называемой гранулированным жильным кварцем) при температуре 1800° С. При очень быстром нагреве ?-кварц переходит в расплав, согласно диаграмме Феннера, при 1610° С.

Из коллоидного состояния диоксида кремния кварцевое стекло может быть получено и при более низких температурах.

Коллоидный кремнезем1 представляет собой золь кремнезема в водно-щелочной среде. Размер частиц

о

кремнезема лежит в коллоидной области, т. е. 80—180 А.

Процесс получения кремнезолей идет через стадию образования кремниевых кислот xSi02u/H20. Кремниевые кислоты склонны к поликонденсации с образованием си-локсановых связей ( = Si—О—Si =) и таким образом к появлению коллоидных частиц. Этот процесс регулируется рН среды. Известно несколько способов получения кремнезоля: растворение кремнезема в воде при высоких температурах и давлениях; электролиз растворов силиката натрия; гидролиз раствора четыреххлористого кремния; SiCl4 + 2 H20^-Si02 + 4 HCl; обработка силиката натрия газообразным фтором; диспергация суспензий силикагеля; разложение этилсиликата (C2H50)4Si и т. п.-

Наиболее простым и экономически выгодным способом является ионообменный способ. Разбавленный водный раствор жидкого стекла (Na20-Si02) пропускают через катионный фильтр (смола марки КУ-2). В результате обмена катионов натрия в жидком стекле на катион водорода из катионита получается поликонденсированная

1 Термины-синонимы: кремнезоль, золь кремнезема, силнказоль, коллоидный кремнезем. ' '.

184

смесь кремниевых кислот xSi02-г/Н20, которая выпаривается до нужной концентрации по Si02. Условиями выпарки регулируют в определенных пределах и размер коллоидных частиц кремнезоля.

Характеристика коллоидного кремнезема: концентрация Si02 200—350 г/л (20—35%); рН среды 10—10,2. Устойчивость против коагуляции—-за год хранения осадок 10%. Кремнезоль нельзя охлаждать до температуры ниже 0° С.

Из коллоидного кремнезема объемных огнеупорных изделий, конечно, не делают, его применяют в качестве связущего при производстве различных огнеупорных изделий и покрытий.

При производстве покрытий на поверхность металла (изложницы) в качестве заполнителя используют огнеупорные материалы с минимальным температурным коэффициентом линейного расширения, например плавленый кварц. Кварц в зернах размером ниже 0,063 мм смешивают с примерно равным количеством кремнезоля до получения сметанообразной массы плотностью 1,6— 1,9 г/см3; в таком виде смесь готова к употреблению.

Коллоидный кремнезем используют для получения композиционных материалов, в том числе работающих в. условиях абляции.

Из кварцевого стекла получают широкий ассортимент огнеупорных изделий специального назначения, например стаканов «под уровень», применяемых при непрерывном литье стали. Основное преимущество огнеупоров из кварцевого стекла — исключительно высокая термостойкость. Температура длительной службы изделий из кварцевого стекла, однако, невысока (1200—1300° С), кратковременно (несколько часов) изделия служат при 1600—1700° С.

Причина низкой температуры применения заключается в кристаллизации стекла (образовании кристобалита) и, как следствие, потере прочности. Причиной же крис-тобалитизации являются различные примеси, поэтому основное требование к кварцевым огнеупорам — чистота.

Изделия из кварцевого стекла готовят методом шли-керного литья и последующего обжига. Сырьем для производства является прозрачное и непрозрачное кварцевое стекло с содержанием 99,6—99,9% Si02. Сырье измельчают в шаровой мельнице с кварцевой футеровкой

185

и кварцевыми мелющими телами при отношении материал : шары : вода= 1 : 1,6 : 0,3 продолжительностью 24 ч. После помола шликер подвергают стабилизации, т. е. непрерывному перемешиванию в течение 1—4 сут в специальной мешалке.

Изделия отливают в гипсовые формы через прибыльную надставку. Поскольку шликер расслаивается, каждые 10—20 мин отбирают из прибыльной надставки осветленный верхний слой и доливают свежий шликер. При влажности шликера 24% продолжительность набора стакана 10 ч. Изделия сушат 3—5 сут при 22—25° С до влажности 1,0—1,5%. Обжигают в туннельной печи до 1200° С с выдержкой при этой температуре 2 ч 40 мин.

Кроме формования изделий из шликера в гипсовые формы, применяют электрофоретический метод, заключающийся в осаждении твердого материала из суспензий на формующий электрод под действием постоянного электрического поля (электрофорез). При электрофоре-тическом формовании скорость набора толщины значительно выше, чем при шликерном литье в гипсовые формы, несколько выше и кажущаяся плотность.

Кварцевые стаканы имеют прочность 35—60 МПа и пористость 13—18%, колебание пористости в этих пределах несущественно влияет на износ стаканов в службе; термостойкость (1300—20° С) 35 воздушных теплосмен. Структура до службы характеризуется зернами кварцевого стекла размерами от 0,001 до 0,13 мм, встречаются единичные мелкие зерна кварца и кристобалита, поры мелкие изолированные.

Если термостойкость оценивать по величине первого показателя R — a/Ea и принять термостойкость кварцевого стекла за 100%, то термостойкость других огнеупоров будет: циркона 7,0%; муллита 3,6%; шамота 1,8%; корунда 1,6%.

Наиболее разнообразно применение огнеупоров из кварцевого стекла (кварцевой керамики) в. ракетной, космической и ядерной технике. Кварцевая керамика высокой чистоты при 2200° С в аэродинамических условиях даже прн вертикальном расположении не стекает каплями подобно другим материалам в расплавленном состоянии, а испаряется и при этом значительного уноса не наблюдается. Высокая радиационная устойчивость кварцевой керамики обусловливает ее применение в ядерной технике.

186

ГЛАВА VI. ШАМОТНЫЕ, ПОЛУКИСЛЫЕ

И КАОЛИНОВЫЕ ОГНЕУПОРЫ

§ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Шамотными, или среднемуллитовыми, называют огнеупорные изделия с содержанием А1203 от 28 до 45%, изготовленные путем обжига сырца, сформованного из смеси огнеупорных глин или каолинов и шамота.

Полукислыми, или низкомуллитовыми, называют огнеупорные изделия с содержанием менее 28%и более 65% Si02, изготовленные путем обжига сырца, сформованного из огнеупорных глин или каолинов, отощенных обычно шамотом из полукислых глин и первичных каолинов, а также кварцевым песком, молотым кварцитом и кварцевым перлитом.

В зависимости от исходного сырья различают шамот-нокаолиновые огнеупоры, которые получают с применением каолина, и обычные шамотные огнеупоры, изготовляемые из одних огнеупорных глин.

Полукислые изделия в зависимости от исходного сырья делят на кварцекаолиновые, изготовляемые из первичных, естественно отощенных примесью кварца, каолинов с добавкой или без добавки огнеупорной глины в качестве связки, и на кварцеглинистые, получаемые из полукислых или основных огнеупорных глин с добавкой или без добавки шамота, кварцевого песка, молотого кваоцита и т. п.

По количеству шамота в массе различают бесшамотные и малошамотные изделия, когда количество шамота в массе не превышает 20—30%; шамотные—с содержанием шамота 40—65% и многошамотные—с содержанием его более 80%.

В зависимости от влажности шамотных масс, используемых при производстве, различают шамотные и полукислые изделия, изготовленные из пластических и полусухих масс.

Огнеупорной основой шамотных, полукислых и каолиновых огнеупоров являются муллит 3 Al203-2 Si02 и кристобалит Si02 (частично корунд А1203). Шамотные, полукислые и каолиновые огнеупоры входят в группу алюмосиликатных, или глиноземокремнеземистых, огнеупоров системы А1203—Si02.

187

Огнеупоры алюмосиликатной группы являются самы-ми распространенными: они у нас составляют ~72%, в США 75% и в Японии 68% от всех огнеупорных изделий.

§ 2. ОГНЕУПОРНЫЕ ГЛИНЫ И КАОЛИНЫ

Огнеупорными глинами называют землистые обломочные горные породы осадочного происхождения, которые состоят в основном из высокодисперсных гидроалюмосиликатов, дают с водой пластичное тесто, сохраняющее при высыхании форму, и приобретают после обжига прочность камня. Кроме пластичных огнеупорных глин, в природе встречаются камневидные или сухарные глины, не образующие с водой пластичного теста. Такие глины называют сухарями, кремневками, флинтами и т. п.

Главнейшие первичные породы, из которых образовались огнеупорные глины и каолины, — граниты и гнейсы. При выветривании сначала происходит их распад на составляющие минералы — кварц, слюду и полевые шпаты, затем под действием водных растворов углекислоты более глубокое разложение двух последних материалов. Полевой шпат, например, разлагается по следующей вероятной схеме:

K2O.Al203.6Si02 + 2Н

страница 36
< 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
взять телевизор в аренду
Фирма Ренессанс: купить лестницу на второй этаж деревянную - цена ниже, качество выше!
стул изо дешево
Интернет-магазин КНС Нева предлагает asus ноутбук цены - офис в Санкт-Петербурге, ул. Рузовская, д.11

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)