8.7. Виробництво хімічно стійких виробів

8.7.1. Номенклатура і технічні вимоги. До хімічно стійких керамічних виробів відносять вироби, здатні протягом тривалого часу протистояти дії кислот і різних кислих агресивних середовищ, що володіють необхідною механічною міцністю, термостійкістю, корозійною стійкістю. Хімічно стійкі керамічні вироби використовують у хімічній, целюлозно-паперовій, гідролізній, фармацевтичній, текстильній, харчовій і іншій галузях промисловості, у яких роблять чи застосовують агресивні речовини. Термін служби керамічних виробів залежить від характеру середовища і її концентрації. У результаті впливу хімічних речовин на керамічний черепок у ньому утворяться розчинні речовини, що поступово вимиваються, при цьому збільшуються пористість черепка і його водопоглинання, а механічна міцність знижується. При цьому зменшується також хімічна стійкість черепка, тому що при збільшенні пористості та водопоглинання в черепок більше усмоктується хімічних речовин, збільшується площа зіткнення хімічних речовин із складовими частинами черепка, а, отже, черепок руйнується інтенсивніше. Найбільшу агресивність стосовно керамічного черепка має соляна кислота, трохи меншу — сірчана, азотна і винна та найменшу — оцтова. Концентровані кислоти менше роз'їдають черепок, чим розведені.

За призначенням керамічні хімічно стійкі вироби підрозділяють на групи: футерувальні і насадочні вироби, хімічна апаратура. До футерувальних виробів відносять цеглу та плитку.

Кислототривку цеглу застосовують для захисту апаратів і будівельних конструкцій, що працюють в умовах кислих агресивних середовищ, і при футеруванні димарів, що служать для відводу димових газів, що містять агресивні речовини.

Кислототривкі і термокислототривкі керамічні плитки призначено для футерівки реакційних апаратів, вибільних веж, ємностей, апаратів у гідролізній промисловості, целюлозно-варильних казанів, для захисту будівельних конструкцій. У залежності від застосування та призначення плитки виготовляють: керамічні порцелянові, термокислототривкі дунітові, кислототривкі шамотні, термокислототривкі шамотні, кислототривкі для гідролізної промисловості, кислототривкі для будівельних конструкцій. За формою плитки виготовляють квадратні (прямі і радіальні), прямокутні, клинові і спарені.

Кислототривкі керамічні насадки (шамотні, біс шамотні, напівпорцелянові і порцелянові) призначені для заповнення насадочних колон і іншої тепло-масообмінної апаратури, що працює при температурі від 0 до 120°С для кислих середовищ і від 0 до 30°С для лужних. КШ - шамотні). Діаметр і висота кільцевих насадок 15—150 мм;

Вироби хімічної апаратури мають велику номенклатуру; їх підрозділяють на два основних види: апарати без частин, що рухаються, (ємності, вежі теплообмінники) і апарати з деталями, що рухаються, (реакційні апарати з мішалками, насоси, ексгаустери). Форма та розміри апаратів регламентовані відповідними стандартом.

8.7.2. Сировинні матеріали і сполуки мас. Основна сировина для кислототривких виробів — спікливі напівкислі та основні глини помірної, а також високої пластичності, що містять припустиму кількість шкідливих домішок у зернистому стані (колчедану, сидериту, вапняку, гіпсового каменю). Такі глини характеризуються спікливістю при відносно низьких температурах (1100—1200°С) і великим інтервалом спеченого стану (50—100°С).

Цеглу, плитки та насадки виготовляють із напівкислих глин із добавкою шамоту та іноді плавня (нефелінового концентрату, перліту). Кількість шамоту в масі істотно впливає на якість хімічно стійких виробів: із збільшенням його змісту поліпшується технологічність маси — знижується її усадка, полегшується сушіння, але разом із тим зростає водопоглинання, знижуються міцність і кислототривкість виробів. Тому в масу, звичайно, додають 30—35% шамоту. На властивості виробів впливає також тонкість помелу; із зменшенням максимального розміру зерен і збільшенням кількості дрібних зерен шамоту (менш 0,5 мм) збільшуються міцність і щільність виробів, зменшується їхня водопроникність.

Рекомендується зернова сполука шамоту, %: для цегли із зернами розміром від 2 до 3 мм. — 3—5, розміром від 2 до 0,5 мм—40—47, менш 0,5 мм—50—55; для плиток розміром від 2 до 0,5 мм — 50, менш 0,5 мм — 50%.

Хімічну апаратуру виготовляють з основних пластичних глин, що біловипалюються, з інтервалом спеченого стану не менш 100°С. Як добавки вводять шамот, каолін, кварцовий пісок, дуніт, польовий шпат, пегматит, перліт, нефеліновий концентрат. При цьому застосовують складні шихти, які складаються з часів-ярської глини, каоліну, шамоту, кварцу, польового шпату, пегматиту.

У виробництві кислототривких виробів застосовують сирі глазурі. Як вихідні матеріали служать польовий шпат, чи пегматит перліт, кварцовий пісок, глина, що біловипалюється, каолін і деякі добавки, наприклад, доломіт, хромистий залізняк, вуглекислий барій, якими регулюють кислототривкість, температурний коефіцієнт лінійного розширення та інші властивості глазурі. Глазур повинна володіти достатньою термічною стійкістю і не давати цеку, тому що навіть через волосяні тріщини агресивні рідини можуть проникати в черепок і руйнувати його.