книги из ГПНТБ / Брагина В.И. Технология угля и неметаллических полезных ископаемых

ления основного компонента. Спекание повышает механиче­ скую прочность алмазного инструмента.

Круги отрезные выпускаются двух видов: со сплошным ре­ жущим слоем '(алмазоносным кольцом) и прерывистым режу­ щим слоем (сегментные круги).

Значительный интерес представляют сегментные круги. Такой круг состоит из стального тонкого диска-сердечника и прикрепленных к нему сегментов. В качестве материала для диска применяется сталь марки 50Г. Алмазные сегменты изго­ товляют методом порошковой-металлургии и затем привари­ вают к стальному диску.

В качестве связки для прочного удержания алмазных час­ тиц используются металлические порошки зернистостью от 3 до 50 мк. Состав связки выбирают в зависимости от физикохимических свойств разрезаемого, материала с таким расче­ том, чтобы получить сегменты средней, высокой и весьма вы­ сокой твердости. Так, например, кругами со связкой на сталь­ ной основе режут гранит, бетон, шкфер, огнеупоры, а кругами со связкой на медной основе — корунд, мрамор, известняк, стеатит, стекло, керамику, твердые сплавы.

Для изготовления алмазных колец отрезных кругов приме­ няют алмазные порошки зернистостью от А5 до А50 по ГОСТ 9206-59 с концентрацией 25, 50 и 100%.

Алмазные порошки представляют собой дробленые оскол­ ки или монокристаллы правильной кристаллической формы определенных размеров. За размер принимается половина суммы длины и ширины проекции зерна на предметное стек­ ло микроскопа. .

Алмазные порошки поставляются сухими в стеклянных банках в количестве 1, 2, 3, 5, 10, 15, 25, 35, 50 и 100 каратов. Каждая партия порошка сопровождается сертификатом с ана­

Для изготовления волок применяются алмазы высокого качества весом 0,12 карат и £олее в зависимости от диаметра отверстия.

Процесс изготовления алмазных волок состоит из огранки

\

опорных плоскостей, сверления и шлифования канала волоки, закрепления алмаза в оправе и полирования канала.

Огранка плоскостей алмаза осуществляется с помощью —вращающихся чугунных дисков, шаржированных алмазным порошком, зернистостью А5 в смеси с оливковым маслом. Ско­

рость вращения диска 30—45 м/сек.

Сверление входного отверстия выполняется на специальной высокочастотной установке.

Шлифование каналов волоки ведется электро-химико-меха- ническим способом. С этой целью в качестве электролита ис­ пользуются алмазный порошок и раствор калиевой селитры.

Закрепление алмаза в оправе производится с помощью припоя.

Полирование канала осуществляется стальной нитью, шар - ' жированной алмазным порошком зернистостью AM-10. Алмаз закрепляется в патроне шпинделя, который вращается со ско­ ростью 2000 об/мин. Нити сообщается возвратно-поступатель­ ное движение со скоростью 1500 двойных ходов в ?линуту. Патрон с закрепленным в нем алмазом совершает колебатель­ ное движение относительно оси нити с углом колебания ± 10э.

Г л а в а HI

ТЕХНОЛОГИЯ ГРАФИТА

1.

СВОЙСТВА И РАЗНОВИДНОСТИ ГРАФИТА

Графит — одна из минеральных разновидностей углерода. Кристаллизуется в гексагональной сингонии, часто встречает­ ся в скорлуповатых и плотных массах.

Химический состав редко отличается чистотой. Часто и значительных количествах присутствуют зола, вода, битумы и газы (до 2%).

Цвет железно-черный до стально-серого. Имеет совершен­ ную спайность и пластинчатую форму частиц.

Удельный вес 1,84—2,23 (в зависимости от разновидно­ стей). Инертен, не растворяется ни в органических, ни в неор­ ганических растворителях.

Обладает высокой электропроводностью (что обусловлено очень плотной упаковкой атомов в листах), теплопроводностью,

Свойства графитового вещества существенно зависят от величины, формы и взаимного расположения кристаллов гра- - фита.

Явнокристаллические графиты

К ним относятся все крупнокристаллические графиты, со­ стоящие из кристаллов со средней "величиной больше 1 мк, т. е. видимых невооруженным глазом или в микроскоп.

Плотнокристаллические графиты представляют собой гор­ ную породу, состоящую из кристаллов графита, плотно приле­ гающих друг к другу. Другие минералы находятся в виде^ включений в массе графита. Кристаллы графита в плотной' массе часто различно ориентированы относительно друг дру­

расщепление по спайности и сдвиг при деформации. При из­ мельчении эти структуры полностью почти никогда не нару­ шаются. Поэтому порошки плотнокристаллических графи­ тов менее жирны и менее пластичны по сравнению с порош­ ками чешуйчатых графитов, с которыми в основном они сходны.

В соответствии со значительным изменением свойств по мере уменьшения величины кристаллов плотнокристалличе­ ские графиты в промышленности иногда подразделяют на крупнокристаллические и мелкокристаллические. К последним относятся те, которые имеют среднюю величину кристалілоз меньше 50 мк.

Типичным представителем плотнокристаллических графи­ тов в СССР является ботогольекий.

Чешуйчатые графиты состоят из отдельных кристаллов, имеющих форму чешуек или их параллельных сростков, скоп­ лений кристаллов, сросшихся по базису (параллельно плоско­ сти спайности). В этой плоскости кристаллы могут быть бес­ порядочно ориентированы относительно друг друга.

. На каждом месторождении чешуйки графита обычно отли-, чаются местными особенностями как по величине, так и по отношению ширины к толщине. Эти различия существенно от­ ражаются на технических свойствах. Наиболее ценны тонкие чешуйки, так как порошки из них наиболее мягки и пластичны.

Чешуйки графита часто бывают тонко переслоены чешуй­ ками слюды и кальцитом, причем характер такого переслаи­ вания для разных месторождений различен.

Выделяется несколько разновидностей чешуйчатых графи­

тов:

1) крупночешуйчатые или типичночешуйчатые, у которых ширина чешуек колеблется от 1 до 5 мм;

таллов, ориентированных в одной плоскости, последним они отличаются от плотнокристаллических графитов. Встречаются редко и промышленного значения не имеют.

В СССР месторождения чешуйчатых графитов наиболее распространены в Украинской кристаллической полосе, в Мур- зинско-Кыштымской полосе на Среднем Урале и на Малом Хингане (Приамурье).

Скрытокристаллические графиты

Их называют также аморфными. Они сложены из кристал­ лов, имеющих величину Ю - 4 до 10~6 см. Образуются при ме­ таморфизме горных пород, содержащих органические вещест­ ва.

Плотные графиты состоят в основном из графитового ве­ щества, в котором другие минералы находятся в виде включе­ ний. Кристаллы графита обычно ориентированы более или ме­ нее параллельно плоскости сланцеватости породы, степень ориентировки кристаллов и их форма существенно влияют на технические свойства графита. Чем совершеннее ориентиров­ ка кристаллов в одной плоскости и чем они тоньше, тем бо­ лее пластичен и «жирен» графит и тем он технически ценнее.

Распыленные графиты часто встречаются в виде мельчай­ ших кристаллов в метаморфизованных осадочных породах. Промышленного интереса не'представляют.

Графитоиды

К этой группе относятся некоторые минеральные угли в стадии глубокого метаморфизма, некоторые коксы, глянцевые угли и сажи.

Графитистые антрациты представляют собой глубоко метаморфизированные минеральные угли. Типичные представи­ тели графитистых антрацитов встречаются среди нижнекарбоновых отложений' восточного склона Урала, например, у

зок к составу каолина. Графитистые антрациты не представля­ ют существенного промышленного интереса.

Антроксолиты образуются в результате метаморфизма би-

тумов и керогенов. Исходное вещество при этом превращается сначала в карбоид, а затем в высокодисиерсный графит, кото­ рый обычно встречается в форме жил в изверженных или пластов в сильно измененных осадочных породах (онежский шунгит). Промышленного значения не представляет.

Наибольшую промышленную ценность представляют плэтнокристаллические графитовые руды.

Наряду с природным графитом довольно широко исполь­ зуется так называемый искусственный графит. При этом во многих случаях искусственные графиты успешно конкуриру­ ют с натуральными.

Из многочисленных разновидностей искусственного графи­ та в промышленности используются 2: доменный графит и ис­ кусственный графит из кокса и антрацита (по Ачесону).

Доменный графит выкристаллизовывается из чугуна во время его транспортировки от доменных печей к разливке. Он

Искусственный графит по способу Ачесона получается пу­ тем нагревания углей до 2200—2500° в электрической печи без доступа воздуха. Уголь при этом перекристаллизовывается в графит, а золообразующие примеси испаряются (термическое рафинирование). В зависимости от сорта угля и температуры можно получить графит с различными свойствами, которые бы соответствовали поставленной задаче.

Наличие графита натерритории СССР впервые'обнаруже­ но в 1826 г. на Урале, в Миасском районе. Проявление графи­ та оказалось непромышленным.

Затем было выявлено в Восточных Саянах Ботогольское месторождение высококачественного графита, закрепленное за купцом Алибером, который в 1847 г. приступил к его эк­ сплуатации. Крайне тяжелые транспортные условия затрудня­ ли доставку добытого графита, поэтому велась она в ограни­ ченных количествах.

Необходимое количество графита для промышленности импортировалось. В 1913 г. было импортировано 4193 т на сумму 576 тыс. руб. и графита в изделиях — на сумму 756 тыс. руб.

Для реализации указаний В. И. Ленина о развитии тяже­ лой промышленности и электрификации страны в 1924 г. воз­ никла острая потребность в графите. Решение этой проблемы принял на себя ВИМС (институт прикладной минералогии). Работы по созданию сырьевой базы для организации графито-

вой промышленности в СССР заняли видное место в плане ра-

• бот ВИМСа.

За годы Советской влзсти графитовая промышленность

СССР сделала колоссальные успехи. Были реконструированы и расширены старые и построены новые механизированные горнообогатительные предприятия, оснащенные передовой техникой.

2.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГРАФИТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Применение графитовых материалов в промышленности и народном хозяйстве очень разнообразно:

1. Огнеупорные материалы и изделия (литейное дело — присыпка, подмазка, краска для покрытия литейных форм; керамика — тигли, трубки, лодочки, изложницы).

2.Электротехнические материалы и изделия (гальваниче­ ские элементы, электроды, электрощетки, ртутные выпрями­ тели).

3.Химически стойкие изделия (графитовые пластмассы, блоки и т. д.).

4.Смазочные материалы и антифрикционные изделия (раз­ личные смазки, вкладыши для подшипников, втулки для што­ ков, уплотнительные кольца для поршней, насосов, компрес­ соров...).

5.Атомно-ядерная энергетика (блоки и детали атомноядерных реакторов). В них графит служит замедлителем нейтронов, вызывающих распад атомных ядер, т. е. дает воз­

можность управлять течением ядерных реакций.

6.Карандашное производство.

7.Применяется как противонакитшый материал. Качественными показателями графита являются его золь­

ность, тонина помола и влажность. Некоторые потребители, кроме указанных показателей, предъявляют еще дополни­ тельные требования на ограниченное содержание Fe, S, Си и летучих.

Единых требований в промышленности .к графитовым ру­ дам не существует.

Практически руды кристаллического графита считаются промышленными (при открытых разработках) уже при содер­ жании в них 2,3—2,4% графита. Вообще же( на обогатитель-

них фабриках мвгут перерабатываться руды и с еще меньшим содержанием кристаллического графита, так как снижение углерода в руде не влияет на процесс обогащения, а только уменьшает выход концентрата и этим вызывает повышение себестоимости готовой продукции.

Госплана СССР, предусматривается среднее содержание гра­

ботки состоит из сушки, размола и последующей классифика­ ции по крупности) и доляяш иметь среднее содержание графи­ та не ниже, чем предусматривает ГОСТ или ТУ на графи г (графитовые порошки, графитовые концентраты) и на графи­ товые материалы.

Требования потребителей очень разнообразны (табл. О, 10). Дл я рационального их удовлетворения необходимо пони­ мание физических основ роли графита в каждом, отдельном случае. Однако уровень наших знаний не всегда позволяет определить эти основы. Вследствие этого рациональные техни­ ческие нормы могут быть сформулированы только для тех об­ ластей применения графита, для которых производились спе­

графитов, плртнокристаллические графиты и метаморфизован* ные угли (скрытокристаллические графиты).

Руды чешуйчатых графитов

Образуются в месторождениях трех генетических типов: а) метаморфического, б) контактово-метасоматического, в) в пегматитах и силекситах.

Метаморфические месторождения образованы глубоко метаморфизованными осадочными породами, первоначально со­ державшими органические вещества. Эти вещества служат источником углерода, который кристаллизуется в форме гра­ фита.

Графитоносные гнейсы и сланцы образуют пластовые и линзообразные рудные тела, которые иногда достигают ог­ ромной мощности и протяженности. Графит здесь встречается в чешуйках, в которых тонко переслаивается с пластинками слюды. В результате вторичных изменений происходит про­ растание графитовых чешуек кальцитом и каолинитом. Содер­ жание графита в руде колеблется от 2,5 до 17%. Большая техническая ценность крупночешуйчатых графитов, относи­ тельно легкая добыча, крупные размеры месторождений позво­ ляют широко механизировать добычу и строить мощные обо­ гатительные фабрики. Эти особенности делают данные место­ рождения главным промышленным источником кристалличе­ ского графита. Крупнейшими месторождениями являются ме­

к зонам-контакта известняков с интрузиями глубинных пород. Известняки здесь превращаются в графитоносные скарны. Крупночешуйчатый графит образует среди скарнов жилы не­ правильной формы, и более или менее равномерно рассеян в них, обычно в количестве от 2 до 10%. Размеры-залежей мо­ гут быть значительными, достигая в длину 120 м и мощности 12 м. Относительно большие запасы, а также высокое техниче­

встречается в виде очень крупных чешуек. Такие чешуйки дли­ ной до 20 мм и шириной до 5.мм используются в рентгенов­ ской оптике и для полупроводниковых приборов, хотя они не