химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

о в результате применения специальных вяжущих материалов образуется прочная камнеподоб-ная структура при нормальной или несколько повышенной температурах, которая не разрушается при высоких температурах службы. Таким образом, при производстве огнеупорных бетонов отпадает необходимость высокотемпературного обжига. В этом отношении огнеупорные бетоны и безобжиговые мелкоштучные огнеупорные изделия аналогичны.

Огнеупорные бетоны имеют некоторые преимущества перед обожженными изделиями. При монолитной бетонной футеровке полностью отсутствуют швы в кладке. Обжиг изделий, как правило, происходит в окислительной атмосфере, и фазовый состав обожженных изделий характеризуется соответственно оксидными формами тех или иных компонентов. Служат же эти огнеупоры во многих случаях в восстановительной среде или при температурах, когда оксидные формы становятся неустойчивыми, поэтому в обожженных изделиях любого типа в службе происходят изменения фазового состава, сопровождающиеся часто изменением объема минералов, приводящим к разупрочнению изделий.

В технологии обожженных изделий, в процессе их охлаждения, происходит кристаллизация минералов из жидкой фазы, образовавшейся при высоких температурах. В службе наблюдается обратный процесс — растворение этих минералов в жидкой фазе. Поскольку объемы жидкого и твердого состояний различны (для оксидных веществ объем расплава примерно на 10—

342

15% больше, чем твердого состояния), то при Кристаллизации образуется субмикроскопическая пористость, обусловливающая повышение свободной энергии огнеупора. Другими словами, структура и фазовый состав обожженных изделий часто не соответствуют условиям службы. В огнеупорных бетонах структура и фазовый состав в значительной степени создаются в службе и поэтому находятся в соответствии (равновесии) с условиями службы.

Огнеупорные бетоны всегда более термостойки и менее теплопроводны, чем соответствующие обожженные изделия. Во многих случаях огнеупорные бетоны оказываются лучше, чем обожженные изделия. Вместе с тем огнеупорные бетоны всегда менее прочны, особенно к истиранию. Поэтому вообще нельзя противопоставлять огнеупорные бетоны обожженным изделиям.

В технологии огнеупорных бетонов общеупотребительна специфическая терминология. Огнеупорным бетоном называют безобжиговый композиционный материал, состоящий из огнеупорного заполнителя — вяжущего— и добавок, затвердевающий при нормальной или повышенной температуре и обладающий ограниченной усадкой при температурах применения.

Огнеупорные порошки называют заполнителями (крупный, мелкий, тонкомолотый). Огнеупорные порошки, содержащие все фракции, необходимые для производства бетона и сухие вяжущие вещества, называют бетонными смесями. Смеси вместе с водой или жидкими затворителями называют бетонными массами.

Огнеупорные бетоны классифицируют по типу изделий: бетонные блоки, бетонные смеси, бетонные массы и виду вяжущих, используемых при их производстве':

а) с применением гидравлических вяжущих материалов (портланд-цемента, глиноземистого, высокоглиноземистого и периклазового цементов);

б) с применением химических (неорганических и ор-ганоминеральных) связок (ортофосфорной кислоты и ее производных, растворимого стекла, кремнеорганичес-ких соединений и др.).

В зависимости от химико-минерального состава огнеупорные бетоны классифицируются так же, так и другие огнеупорные материалы (см. гл. I).

Многообразие бетонов по составу заполнителя велико. В конечном счете всякий огнеупорный безусадочный

343

материал может быть заполнителем. Независимо от вида инертного заполнителя и вяжущего состав свойства их должны удовлетворять некоторым общим требованиям.

Инертный заполнитель и вяжущее вещество при температуре службы изделий не должны образовывать легкоплавкой эвтектики; если же таковая имеется, то количество жидкой фазы в материале должно быть вполне определеннымОгнеупорные бетоны должны иметь минимальную усадку при температурах службы. Поскольку усадка для бетона вообще нежелательна, зерновой состав огнеупорного заполнителя следует выбирать так, чтобы создавался жесткий каркас зерен заполнителя. По данным практики, размер зерен заполнителя находится в пределах 2—25 мм.

§ 2. ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Вяжущие материалы по механизму твердения можно подразделить на четыре группы: 1) гидравлические; 2) коагуляционные; 3) химические; 4) органические и минерально-органические термореактивные.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ

Портланд-цемент — это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее с водой. Для приготовления жаростойких бетонов применяют цемент марки 400 и выше. Начало схватывания цемента должно наступать не раньше, чем через 45 мин от начала затворения, а конец— не позднее чем через 12 ч. Жаростойкие бетоны на портланд-цементе применяют для службы в различных тепловых агрегатах при температуре не выше 900° С. Заполнителем в этом случае служат: шамот, бой шамотных изделий, шлак и др. Кремнеземистые заполнители с портланд-цементом дают огнеупорный бетон.

Бетоны готовят путем смешения сухих порошков инертного заполнителя двух или трех фракций с 20— 30% цемента с водой. Смешение осуществляют в бегунах или бетономешалках.

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое путем тонкого измельче-

1 Количество жидкой фазы в некоторых бетонах определяется оптимумом положительной капиллярной контракции.

344

ния сплава или клинкера, изготовляемых расплавлением (обычно в доменных печах) или обжигом до спека-j ния смеси, обеспечивающей преобладание в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция, с содержанием 35—50% глинозема.

Глиноземистый цемент начинает схватываться через 30 мин и затвердевает через 12 ч после затворения. Высокоглиноземистый цемент (диалюминат кальция) содержит не менее 70—75% А1203 при огнеупорности не ниже 1800° С и состоит на 95—98%) из диалюмината кальция СаО-2А1203. Примерный химический состав, %: 0,18 Si02; 76,25А1203; l,10Fe2O3; 0,05MgO; 21,9 СаО; 0,34 щелочей. Наиболее современными способами получения высокоглиноземистого цемента является плавка диалюминатной кальциевой смеси в электропечах или обжиг во вращающейся печи.

Начало схватывания цемента 45—50 мин, конец схватывания от 3 ч 40 мин до 4 ч. Предел прочности при сжатии: через 1 сут после затворения 37, через 7 сут 66 и через 28 сут 76,8 МПа. Особенностью как глиноземистого, так и высокоглиноземистого цементов является не только быстрота схватывания, но и большое количество тепла, выделяющееся при твердении.

Высокоглиноземистый цемент — наиболее перспективное вяжущее для производства огнеупорных бетонов. Твердение гидравлических вяжущих сопровождается образованием многочисленного ряда гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, содержащих большое количество химически связанной воды. При нагревании вода удаляется, образуется пористость и снижается прочность.

Периклазовый цемент получают тонким помолом металлургического магнезита до частиц менее 60 мкм. Периклазовый цемент твердеет при затворений подогретой до 80° С водой и при обычной температуре с водными растворами солей MgCl2, MgS04-7H20 и др.

2. ЖИДКОЕ СТЕКЛО

Жидким стеклом называют Водный раствор силиката натрия Na20-nSi02 (силикат-глыба). Оно подразделяется на содовое, содово-сульфатное и сульфатное. Для приготовления огнеупорных бетонов применяют все три вида стекол. Жидкие силикатные стекла характеризуют модулем Si02/Na20 (табл. XII.1).

22—298

345

Состав силиката натрия (глыбы и граиулята)

Таблица XII.1

Показатели

Силикат натрия

содово-сульфатный

Содержание окислов иа прокаленное вещество, %:

Si02...........

Na20...........

РегОз+АЬОз, не более . . . .

H2S04 в пересчете на S : . . . Силикатный модуль.......

71,5—73,5 25,3-27,3

1,0

0,5 2,7-3,0

Жидкое стекло получают растворением силикат-глыбы в автоклавах или при обычном давлении и длительном кипячении тонко измельченной силикат-глыбы.

Жидкое стекло представляется состоящим из минеля сложного состава. Коагуляция мицеля с образованием геля обеспечивает твердение. Существуют две точки зрения на механизм твердения. По одной из них жидкое стекло вступает в химическое взаимодействие с кремне-фтористым натрием с образованием коллоидной кремне-кислоты, которая вследствие синерезиса уплотняется, образуя гель, цементирующий зерна заполнителя:

2Na20-MSi02 + 2 (? + 1) Н20 -> 4NaOH + 2MSi (ОН)4

(ХИЛ)

Na2SiFe + 4Н20-> 2NaF + 4HF + Si (ОН)4

4NaOH + 4HF -» 4NaF + 4H20

2Na20-AfSi02 + Na2SiFe + 2 {2? + 1) H20 -» 6NaF + 2 (? + 1) Si (OH)4 + 4H20,

(XII.2) (ХИ.З) (XII.4)

где ? — силикатный модуль.

Твердение происходит в результате перекристаллизации образовавшегося геля кремнекислоты по схеме

n[Si (ОН)4] -> [SiO (ОН)2]п + п/2 Н20 (Si02)n +

+ n/2H20.

В соответствии с другой точкой зрения процесс твердения обусловливается не химическим взаимодействием, а коагуляцией золя кремнекислоты и перехода его в

346

форму геля (Si02)n. Оксид натрия при высоких температурах испаряется и не становится плавнем. Аналогично жидкому стеклу происходит твердение при применении гидролизованного этилсиликата. При гидролизе этилсиликата образующийся золь кремниевой кислоты переходит в гель, связывая зерна заполнителя.

3. ФОСФАТНЫЕ связки

К фосфатным связкам относятся: ортофосфорная кислота, фосфаты натрия (применяемые так же, как моющее средство), алюмохромофосфаты [СгпА1(4—п)Х ?(?2?04)]2]„=?,2,3, глинистофосфатные связки, алю-мофосфаты и др.

Твердение бетонов с фосфатными связками обусловливается образованием кислых фосфатов, полимеризацией и поликонденсацией при их нагревании, а также образованием нерастворимых фосфатов при взаимодействии с оксидами огнеупорных заполнителей.

В общем процесс связывающего действия фосфатных препаратов представляется довольно сложным. В смесях фосфатных связок с кремнеземсодержащими материалами происходит частичное замещение группы [Si04]4_ на группу [Р04]3-, в которой «мостиковые» кислородыээР—О—Рзэ имеют большую силу связи, чем в ^Si—О—Si^, а в целом группа [Р04]3~ более склонна к полимеризац

страница 65
< 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
дверные ручки malaga
Asus X751LDV купить
http://taxiru.ru/shashki-dlya-taxi-all/
железный шкаф глубина 300 мм

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
(23.08.2017)