книги / Неформованные огнеупоры. Т. 1 Общие вопросы технологии

Втабл. 5.14 охарактеризованы свойства некоторых алюмосиликатных материалов, применяемых в качестве заполнителей огнеупорных бетонов в зарубежных странах.

Они характеризуются относительно низким содержанием примесей, что позволяет производить на их основе высококачественные неформованные огнеупоры высоко­ глиноземистого состава [5.2-5.4].

Наиболее ценным при этом является андалузит, добываемый в ЮАР, Франции, Ис­ пании. В огнеупорных бетонах он используется как муллитообразующий компонент. Его объемное изменение при спекании достигает 3-5 %, что позволяет предотвращать усадки [5.3].

Впроизводстве современных и эффективных огнеупорных бетонов высокоглинозе­ мистого и корундового состава в качестве заполнителей применяют корунд, боксит и некоторые другие высокоглиноземистые материалы.

Вчастности, широкое применение в качестве огнеупорного заполнителя находит электроплавленый корунд. Согласно данным [5.38, с. 382], промышленность произво­ дит электроплавленый корунд трех видов: 1) элекгрокорунд белый — наиболее чис­ тый, получаемый путем элекгроплавки технического глинозема; 2) электрокорунд нормальный — более загрязненный примесями, получаемый путем восстановитель­ ной электроплавки бокситов; 3) так называемый монокорунд — близкий по химичес­ кому составу к элекгрокорунду белому, но отличающийся более совершенной крис­ таллизацией в виде отдельных зерен — монокристаллов; получается путем кристал­ лизации расплава состава А120 3 - А1283 с последующим химическим разделением и обогащением. Технические условия на белый электрокорунд по химическому составу приведены в табл. 5.15.

Электрокорунд нормальный выпускается в виде ряда сортов: Э95, Э93, Э92, Э91, Э90, Э89, в которых требования по химическому и минеральному составу дифферен­ цированы в зависимости от зернистости. Допуски по минимальному содержанию А120 3 варьируют от 94,5 до 87,0 %, по максимальному содержанию Ре20 3 — от 0,85 до 2,0 %;

ТЮ2 — от 3 до 4 %; магнитной фракции — от 0,5 до 1,0 %. Минимальное содержание корунда — от 91,5 до 78 % [5.38].

Вкачестве сырья для производства неформованных огнеупоров используют, как правило, электрокорунд белый, отличающийся наибольшим содержанием А120 3 и наи­ меньшим содержанием плавней. Электрокорунд нормальный не является высокока­ чественным огнеупорным сырьем ввиду сравнительно высокого и колеблющегося содержания плавней (ТЮ2, СаО, Ре20 3, металлическое железо) (табл. 5.16).

Однако его также используют в производстве огнеупорных бетонов при средних условиях службы (по стойкости). Практикой эксплуатации виброналивных желобных масс, производимых на ОАО “Динур” [5.39-5.42], установлено, что в зависимости от химического состава заполнителя на основе электрокорунда удельный износ футеровок может отличаться в 2 раза.

Вкачестве заполнителей для многих видов корундовых и высокоглиноземистых огнеупорных бетонов используют также корундовый спеченный шамот, который по­ лучают обжигом брикетов из тонкоизмельченного технического глинозема. При об­ жиге размер кристаллов корунда увеличивается весьма интенсивно и достигает при 1750 °С у изометрических кристаллов 8-100 мкм при среднем размере 50 мкм и у при­ зматических (50—120)—(80—270) мкм, а при 1900-2000 °С до 50-150 мкм. При темпе­ ратурах, близких к 2000 °С, кристаллы корунда приобретают пластинчатую (призма­ тическую) форму. При таких температурах рост кристаллов корунда, кроме их порис­ тости, зависит и от содержания примесей. Примеси образуют с глиноземом вторую фазу, замедляя рост кристаллов [5.38].

Т а б л и ц а 5.16 Технические требования к электрокорунду нормальному

П р и м е ч а н и е . Содержание ТЮ 2 составляет не менее, %: 2,4 — для марки 18А; 1,6 — для марок 15А и 14А.

Свойства спеченного корунда

Корундовый спеченный шамот, изготовленный различными способами, имеет весь­ ма близкие свойства (табл. 5.17).

Исключительно широкое применение в зарубежных СНЦОБ и НЦОБ находит табулярный глинозем, который в большинстве случаев характеризуется Я менее 5 %, а иногда — до 1-2 % [5.8].

Благодаря специфической структуре бетоны на его основе характеризуются боль­ шей термостойкостью по сравнению с таковыми, полученными с применением элек­ трокорунда [5.3].

Данные по химсоставу различных разновидностей электрокорунда, применяемого в производстве зарубежных НЦОБ и СНЦОБ приведены в табл. 5.18, 5.19.

Из данных таблицы также следует, что боксит обладает значительным количеством нежелательных примесей, в частности, повышенным содержанием оксидов железа и титана. Они сильно влияют на процесс получения ВКВС боксита.

Для стабилизации свойств боксита дополнительную его термообработку проводят в производстве высокоглиноземистых огнеупоров на Семилукском огнеупорном заво­ де. На Первоуральском же динасовом заводе как для огнеупорных заполнителей, так и ВКВС китайский боксит дополнительной термообработке не подвергают. Проблема в технологии ВКВС боксита была решена посредством поставки из Китая и примене­ ния более плотноспеченного боксита марки “Ко1аНО” (обожженный во вращающей­ ся печи). Такой боксит, характеризующийся содержанием 89-91 % А120 3, оказался оп­ тимальным для получения ВКВС [5.45; 5.46].

Из табл. 5.20 следует, что в зависимости от цветовой модификации боксит характе­ ризуется определенным отличием в химическом и фазовом составе, плотностью и от­ крытой пористостью.

Согласно данным одной из фирм, поставляющей боксит из Китая, последний серти­ фицируют в зависимости от типа обжиговой печи и достигнутой при обжиге плотно-

Т а б л и ц а 5.20

Физико-химические показатели разновидностей боксита

♦Предел прочности при сжатии определяли на образцах-кубах с ребром 20 мм, вырезанных из отдельных кусков боксита.

сти. Обжиг ведут в шахтных, периодических и вращающихся печах. Максимальными значениями показателей кажущейся плотности характеризуются отдельные виды бок­ сита, обожженного в периодической печи (марки “ЗирегО” и “Шга В”, харакгеризующейся рк в пределах 3,35-3,40 и 3,45-3,50 г/см3 соответственно). Если содержание А120 3 для марки “ЗирегО” составляет 87,5-90,5 %, то для “1Л1га Б ” — 90-91,8 %. Минимальными значениями рк (3,10-3,12) характеризуется боксит, обжигаемый в шах­ тных печах (марка “31апёагсЮ”). Боксит преимущественно поставляется в виде фрак­ ции 5-8 мм. Предварительно материал проходит магнитную сепарацию. На ОАО “Ди­ нур” в качестве огнеупорного заполнителя используются разновидности боксита, ха­ рактеризующиеся показателями рк = 3,0-3,2 г/см3

В последней приведены составы шпинелей с составами, близкими к стехиометричному (28,2 % М§0), так и с избытком А^Оз или М§0.

Основные характеристики магнезиальных заполнителей по данным [5.37] приведе­ ны в табл. 5.24.

Характеристика некоторых исходных материалов, применяемых в качестве исход­ ного сырья для изготовления заполнителей по данным [5.49] приведены в табл. 5.25.

Следует отметить, что в последние годы осуществляется значительный импорт раз­ личных видов магнезиального сырья из Китая [5.49; 5.50]. Эти материалы, как это следует из данных табл. 5.25, характеризуются существенно меньшими примесями, чем аналогичные отечественные материалы.

Составы многих неформованных огнеупоров, применяемых, например, для моно­ литных футеровок желобов доменных печей, содержат в качестве одного из компо­ нентов карбид кремния [5.1-5.4]. Его, как правило, вводят в виде полидисперсного заполнителя с размерами частиц 0,1-2 мм. Различные промышленные марки содер­ жат от 90 до 99,5 % 31С. Характеристика 31С, применяемого в технологии неформо­ ванных огнеупоров, по данным [5.4] приведены в табл. 5.27.

Т а б л и ц а 5.25