химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

ая усадка меньше объема удаленной воды, что указывает на наличие в высушенной глине пор, заполненных воздухом.

6. УПРУГОЕ РАСШИРЕНИЕ ГЛИН ПРИ ПРЕССОВАНИИ

Огнеупорные глины при прессовании сжимаются. После снятия давления происходит упругое расширение сначала в прессформе, а затем и после освобождения из

198

формы в направлении, обратном сжатию. Величина упругого расширения составляет в зависимости от влажности у различных глин 3—9% при давлении прессования 40 МПа, что имеет большое технологическое значение. Упругое расширение составляет 2—3%.

7. ИЗМЕНЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ГЛИНАХ ПРИ ОБЖИГЕ

При обжиге в глинах и каолинах происходят сложные и глубокие изменения: проявляется огневая усадка, изменяется минералогический состав, при нагревании до 400° С постепенно удаляется слабосвязанная вода из кристаллической решетки каолинита (эти потери в но-воселицком каолине достигают 3,2%).

В интервале 450—600° С удаляется химически связанная вода вследствие разложения каолинита по реакции

Al203-2Si02-2H20-> [А1203 + 2SiOa] + 2Н20.

Реакция идет с поглощением тепла (первый эндотермический эффект, см. рис. VI.2) [Al203+Si02] — аморфный продукт, представляющий собой не механическую, а более тесную смесь глинозема и кремнезема с взаимным проникновением компонентов и частичным сохранением структуры каолинитовой решетки. Аморфный продукт состава [Als03-2Si02] называют метакаолинитом. Каолинит, лишенный химически связанной влаги, необратимо теряет пластичность.

При 400—1000° С карбонаты диссоциируют с выделением углекислоты, сульфиды окисляются с образованием сернистого газа, органические примеси выгорают. Перечисленные процессы сопровождаются значительной потерей массы, некоторым увеличением пористости и уменьшением объема. Механическая прочность при этом не уменьшается, а увеличивается. При температуре 1100° С с выделением тепла метакаолинит перестраивается с образованием в конечной стадии муллита 3Al203-2Si02:

3 [Al203.2Si02] 3Al203-2Si02 + 4Si02.

С ростом температуры количество муллита непрерывно увеличивается и достигает максимума при 1250— 1350° С. Длительная выдержка при температурах свыше

199

1200° С не влияет на увеличение выхода муллита, но способствует росту его кристаллов. Теоретически весь глинозем, содержащийся в глине или каолине, должен перейти в муллит, практически выход муллита никогда не достигает теоретического. В чистых и богатых глиноземом материалах фактически выход муллита по сравнению с теоретическим выше, чем в материалах, содержащих больше примесей.

Ниже приведен выход, %, муллита для некоторых глин и каолинов при различных температурах, определенный методом рационального анализа:

1300°С 1500°С

Часов-ярская 41 .... 33,4 - _,

Латненская ЛТ1 . 54,8

Боровичско-любытинская:

пластичная ..... 48,3

полусухарная ..... 40,1 52,1

сухарная ....... 31,6 • 58,10

Троицко-байновская:

полдневская .... 42,5 44,5

межниковская ....

Различие, наблюдаемое в выходе муллита при 1300 и 1500° С, в основном обусловливается различной величиной его кристаллов: при 1300°С кристаллы относительно мелкие и в ходе анализа частично растворяются в плавиковой кислоте. Одновременно с образованием муллита идет процесс спекания. Температура начала спекания соответствует резкому изменению усадки. За температуру окончания спекания принимают ту, при которой усадка практически прекращается, а водопогло-щение спекшейся глины будет около 2% (рис. VI. 1).

Температура начала и окончания спекания зависит не от огнеупорности глин, а от их химического и минералогического составов и дисперсности. У монотермитовых глин более низкая температура спекания, чем у ка-олинитовых; чистые каолины обычно являются трудно-спекающимися.

У большинства огнеупорных глин огневая усадка начинается при 600—650°С и протекает медленно и равномерно до 900—1000° С. Выше этой температуры усадка идет интенсивно и заканчивается при 1250—1400° С.

Увеличение в объеме, наблюдаемое у часов-ярской, а также у некоторых других глин при температуре выше 1300° С, вызывается вспучиванием. Последнее обусловливается выделением газообразных продуктов и их

200

расширением, что наблюдается при пережоге глины, т. е. при обжиге выше температуры спекания. Присутствие кремнезема вследствие его роста при обжиге в значительной степени компенсирует усадку глин.

Муллит, образующийся при обжиге глин и каолинов, содержит различные примеси и этим отличается от синтетического.

В решетке муллита имеются пустоты радиусом

о

0,6А, в которые могут внедряться ионы меньшего и близкого радиусов: АР+,

0

I 8 53 10

V

\ ! \

—V-

13%

У1

т воо move

Рис. VI.1. Потеря массы (/) и огневая усадка (2) белкииской глины в зависимости от температуры (температура начала спекания 1120° С)

Ti4+, Fe3+, Сг3+ и др. Коли чество внедренного А13+ может достигать 6%, Ti4+ 1,5% и Fe3+ 3%. Вследствие близости ионных радиусов А13+

и Fe3+ (0,57 и 0,67 А) происходит частичное изоморфное замещение А13+ в решетке муллита на Fe3+.

Общее количество железа в решетке муллита (внедрение и замещение) зависит от температуры обжига. При 1200° С все железо находится в стеклофазе, при 1350° С Fe3+ частично входит в решетку муллита, а стекло обедняется железом; при температуре выше 1350° С железо частично выходит обратно из решетки. Внедрение Са2+ и Mg2+ неосуществимо, так как влечет за собой распад муллита на корунд и соответственно анортит и сапфирин. Точно так же КгО и другие щелочи уже при 1200° С разлагают муллит.

Отдельные кристаллы муллита не образуют между собой прямой связи. Муллит встречается в двух кристаллографических формах: игольчатой и короткоприз-матической.

Игольчатый муллит армирует стекловидную фазу, поэтому огнеупорность материала, содержащего игольчатый муллит, выше огнеупорности материала, содержащего короткопризматический муллит, при одинаковом химическом составе материалов. Образование той или иной формы муллита зависит от температурных условий. При очень медленном нагреве до сравнительно невысоких температур муллит образуется в призматиче-

801

ской изометричной форме, так как эта форма термоди намически более устойчива. При быстром нагреве до высоких температур (1300—1400° С и выше) образуется игольчатый муллит. Очень мелкие кристаллики муллита этой формы при длительном нагревании и сравнительно невысоких температурах (1200° С) могут переходить в короткопризматический муллит. А он в игольчатый не переходит.

При обжиге глин и каолинов в них одновременно с муллитом образуется кристобалит, аморфная часть и жидкая фаза (после охлаждения — стеклофаза). Щелочи сильно взаимодействуют с кристобалитом и переводят его в жидкую фазу, количество которой прямо зависит от содержания щелочей в алюмосиликатах. Соотношением и составом фаз, получающихся при обжиге глин и каолинов, определяются важнейшие свойства алюмосиликатных огнеупоров. На основании физико-химических представлений об устойчивости считается, что кристаллическая часть наиболее стабильна, так как потенциальная энергия у нее более низкая. Стекловидная часть, которая, помимо собственно стекловидной фазы, включает некоторое количество аморфного вещества, метастабильна, так как ее потенциальная энергия более высока. С этой точки зрения следует стремиться к получению алюмосиликатных изделий с возможно меньшим содержанием стекловидной части.

Однако вследствие гетерогенности строения разрушение изделий обычно идет по более слабому месту — стеклофазе, поэтому состав стеклофазы имеет существенное значение. Нельзя считать, что из двух одинаковых по химическому составу и пористости алюмосиликатных изделий будет устойчивее то, в котором больше содержится муллита.

Стекловидная часть образуется в результате плавления примесей и частичного растворения кристобалита в его метастабильной субмикроскопической форме. Химический состав стекловидной части зависит от общего состава глины или каолина до обжига и количества образующегося муллита. При выходе муллита, близком к теоретическому, содержание глинозема и кремнезема в стекловидной части приближается к эвтектическому составу глинозема и кремнезема в системе А1203—Si02 (температура плавления эвтектики 1595°С),

202

Характерный состав стекловидной части следующий; о/ · ~80 0 Si02- 10,0—17,7 А1203; 0,7—2,6 Fe203> 1,1—«V ??2??,4-1,7 СаО; 0,4-0,9 MgO и 1,3-5,4 ???20.

то ?

1100?25?

8. ТЕРМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЛИН И КАОЛИНОВ

Важнейшие физико-химические превращения при обжиге показаны на термограммах глин и каолинов (рис. VI.2). Термические эффекты этой кривой обуслов-. лены следующими процессами. Эндотермический эффект, начинающийся при 510° С, связан с дегидратацией каолинита. Первый экзотермический эффект при 900° С (начало) приписывают кристаллизации муллита; второй экзотермический эффект при 1100—1250° С объясняют переходом в кристобалит аморфного кремнезема, оставшегося после распада каолинита.

Однако такое объяснение последнего эффекта сделано предположительно, поскольку по этому вопросу нет единой точки зрения.

I

I

1

~. tt°c

Рис. VI.2. Дифференциальная крн-вая'нагрева чистого каолинита

9. ГЛАВНЕЙШИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ГЛИН В СССР

На территории СССР учтено более 170 месторождений огнеупорных глин и каолинов с общими запасами по категориям А+В+С более 2,6 млрд. т. Наиболее крупные из них — Часов-Ярское, Латненское, Борович-ско-Любытинское, Южно-Уральское (Берлинское), Трошковское, Новоселицкое. На перечисленных месторождениях добывается более 50% всех огнеупорных глин, потребляемых в производстве шамотных огнеупоров.

Важное значение имеют также Суворовское, Пяти-хатское, Павлодарское, Богдановичское, Положское, Кумакское, Бускульское, Дружковское, Нижнеуральское, Вознесенское, Мойское, Кировское и другие место-

203

рождения огнеупорных глин, а также Владимирское, Просяновское, Чекмакульское, Еленинское, Кыштым-ское и другие месторождения каолинов.

Глины Часов-Ярского месторождения. Это месторождение огнеупорных глин находится в Д

страница 39
< 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
урна мусорная уличная металлическая высота 1200 мм
импланон установить в москве
ремонт гофры ниссан
мерседес в аренду под вип такси

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
(17.12.2017)