' Анализ результатов расчетов показывает, что термодмнамичзоки наиболее вероятный продуктом кристаллизации является
' диопоид.
Такмы |
образом, |
проведенное исследование позволило уста |
н о в и ть , что |
на основе |
конверторного шлака возыохно itoлучение |
шлакового |
отекла с хорошими варочными и выработочными свойст |
вами и на |
е ю |
основе в о д о -ки сл о то - и щелочестойкого шлакоси- |
талла. |
|
Л и т е р а т у р а : |
|
|
1 . А .А .А ппен . |
Химия о те кл а . "Х им ия ", Л., 1970. |
2.Н.Г.Роусон. Неорганические стеклообразующие системы. U., "Мир", 1970.
3 . Н .Н .Ермоленко. Тезисы докладов к всесоюзному совещанию "Исследование стеклообразны х систем и оинтез новых стекол на их о сн о в е ", U ., 1971,
4.В.И.Бабушкин, Г.М.Матвеев, О.П.Мчедлов-Петрооян. Термоди
намика силикатов. М., Стройиадат. 1965.
5 . |
U .А.М атвеев, |
Г ,И .М атвеев . Журн. прикл .хим ии , |
1964.№ 37,2357 |
6 . |
Г.М .М атвеев, |
Н .Г .У д овен ко . Безборные.беощелочные |
и малоще- |
|
дочные стеклообразные системы и новые отекла |
на |
их оонове. |
if., 1967.
7.В,А,Киреев...Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М., "Химия", 1971.
8.Г.Б.Наумов, В.Н.Рыженко, И.Л.Ходаковскмй. Справочник термо-
динами чеоких величин. U., Атоыиздат, 1971.
О
9.А.С.Агарков, А.К.Журавлев, Г . М.Матвеев. Термодинамический
анаша твердофазоаых реакций в системе
Тевиоы докладов к всесоюзному оовецанкю "Исследование стек лообразных онотем и vинтва новых стекол на их оонове.Минок,
I1973.
20.Г.В.Куколав. Химия кремния и0физическая химия силикатов.М.,
В.А.ДОРОФВВВ, И.К.ЛИГюВОКШ! ' ПОТОЧНО-МВХАНИВИРОВАННАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ 9УТЕЮВО^НЫХ К А ь Л Ш Т Ы Х ПЛАТОК НА ДОНЕЦКОМ КОМБИНАТ8 KAMHS-
И К2РАШ4ЕСКИХ ЙЗДЖЛИИ
Поточно-махаш1зирова..ная линия, уотавовлеиная яа комбинате*
предназначала для производства камнелитьх футеровочных плиток размером 130 х 115 х 13 мы.
Линия соотоит ив установки для заливки раоплава, кару- оелъной литейной машины К-493 (разработанной ииотитутом'Типроотроммашина"), накопителя плиток и термичеокой печи о роли ковый подом (построена Институтом гава АН УССР).
Технология производства платок на указанной линии раз работана комби: дтоы и Институтом проблем литья АН УССР о учаотиеа перечисленных выше институтов.
Основные оптмалыше технологические параметры работы линии характеризуются следующими данными: время нахождения плиток в формах 90-100 оек; время подпреооовки - 3 0 - 4 0 сещ время термической обработки плиток от 85 до 100 мин: макси мальная температура в зоне кристаллизации 920-950°С, при вы ходе ив печи 40-50°С, при выходе из печи 40-50°С.
Поточно-механизированная линия отличается двумя осо бенностями!
а) производотво плиток осуществляется опоообом беококильной кристаллизации, при этом отпадает потребность в изготов лений кокилей из жаропрочной отали, улучшается качество иаделий и ооздаетоя возможность применения большей меха
низации технологического процеооа» |
1 |
б) кристаллизация и отжиг плиток проводится в одной и той же печи, что обуславливает более экономное иопользование тепла и производственных площадей.
Производственное испытание лоточно-мзханизированной ли
нии показало ее эффективность, так как она!
о
1. обеопечивает необходимое качеотво продукции и геометри ческую форму отливок, оохранив ооновные фиэико -химичеонив овойотва. По термоотойкооти плитки, получаемые на механизиро ванной линии значительно превосходят плитки, получаемые на комбинате по старому методу.
Параллельное испытание плиток, получаемых по новому и отарому методу показало, что средняя термостойкость в первом олучае составляет 11,6 циклов, а во втором 9,1)
2. дает возможность получать футеровочные плитки по ускорен ному режиму термообработки (вмеото принятых 10 чвоов термооб работка продолжаема 1,5-2 4ao e )|q
3. позволяет регулировать технологический режим т&ймвлЛ**- ботки камнелитых изделий в широких предела»
8 настоящее время поточно-механизированная линия оо ваиваетоя и вводится в эксплуатацию.
Н.Е.КОЗЬЛНД, С.М.ЗУБАКОВ
СТ13КЛ0КРИСТАЛЛИЧЙСКИЯ МАТЕРИАЛ ИЗ ЗОЛЫ ЭКИБАСТУЗСК0Г0 ЭНЕРГОУЗЛА
В решении проблемы утилизации промышленных отходов воп рос переработки топливных зол для получения стоклокристалличеоких материалов занимает важное место. Извеотен ряд отечест венных и зарубежных работ по использованию зол к шлаков для получения материалов стекольной технологии, таких как камен ное литье, минеральная вата, черные аыоокожелезистыа стекла, литые отэклокристалличеокиа материалы /1 -3 /. Однако, для этих целей изучены в основном только золы и шлаки о высоким содер жанием окиси кальция /до 38,?/ и окислов железа /около 16£/. Изделия из таких зол имеют низкие огнеупорные свойства и поэ тому находят ограниченное применение в тепловых агрегатах.
Исследования по получению отеклокристаллического мате риала проводились нами на зола Экибаотуэокого энергоуэла, об ладающей специфическим химичеоким соотавом. Отличительной особенностью данной золы яв.тяетоя высокое содержание глинозе ма и большое количестве остатков невыгоревшего топлива.
Высокое содержание глинозема и кремнезема в золе (их сумма доотигает 90$) обусловливает ее тугоплавкооть. Деформа-
А И Д Ш Л Ш и в к и г и |
и и и т и п н и п A O ^ U - i ( |
и , |
IIJJ4 у т и И Я Я З К О 0 Т * р у с л - |
лава высокая - |
в пределах 250-300'пз. |
Кристаллизационные |
овой„твг раоплава из золы низкие. Расплав, полученный в высо кочастотной Печи при температуре 1850-1900°С, отливали в виде плитки, которую кристаллизовали при температуре 1200°С, а ва той охлаждали на воадухе.
Исходя из требований! предъявляемых к ооотывам исходно го отекла д..я получения шлакооиталлов, были выбраны отекла пи-
рокоенового состава в оиотема itOg^AIgQj-QaO-iitoCWPegOjCfeO).
Пирокоены отличаютоя простотой кристаллографического мотива, , выОокой криоталлизационной способностью* обеопечивая высокие 1 физико-химические и олектричеокиа овойотва криоталличеокому продукту. Иавеотнп, что минералы пирокоеновой группы опоообны В широким изоморфным замещениям в своей кристаллической решет ке. Благодаря атому обстоятельству, изменение соотава оирьд в
Ьредалах нескольких процентов не играет существенной роли,что особенно важно для недиуицитного сырья.
Для получения отекла на основе золы иопользовали следую щие местные подшихтовочьые материалы: доломит, доменный шлак, песок, известняк. Как показали исследования /5/* лучшей добав кой, обеспечивающей удовлетворительные варочные и выработочные
овойства, |
является |
j^ O , |
которую вводили через ооду. |
В |
качеств |
каталитической добавки в ооотав исходных сте |
кол вводили окись |
хрома, |
т .к . в большинстве случаев она являет |
ся достаточно активным инициатором объемной кристаллизации сте кол и обеопечивает образование тонкозернистой структуры закрис таллизованному материалу. Окись хрома можно вводить с хромистой рудой, хромомагнезитовым порошком и другими материалами. Стек ли варили в корундизэвых тиглях в оилитовой печи. Выдержка при максимальной температуре /1500°С/ соотавляла 2 чаоа| в тачание этого времени происходила полная гомогенизация расплава. Гото вую стекломассу выливали на холодную металлическую плиту и по лучали образцы закаленного отекла ввиде штабиков длиной 3-4оы.
Известные составы шихт на основе золы, включающие до
бавки доломита, доменного шлака, пе ока , при обычных температу рах варки не дали положительного ре зул ьта та . Эти шихты трудно пл авятся ; отекломаооа, содержащая повышенное кодичеотво глино зем а, обладает высокой вязкоотью при вы работке. Исследования
по ка за л и , что лучшие |
варочные |
и выработочные |
свойства имеют |
с т е кл а , полученные на |
оонове |
золы о добавкой |
и зве стн яка , соды |
и хроы омагнезитового порошка. Количаотво ооды-5% (в пересчете жа ( ^ О /о в е р х 100%, добавка иавеотняка манялаоь о т 10 до 40%.
Установлено, что оптиыальныыа ф изико-химическими овойотваын обладает о те кл о , подученное на шихты следующего составе /в е о / i
вола - 70%* извеотняк-30% , оода-10% .
Введение хромом агнезитового порошка /5 -1 5 % / увеличива ет оклонноотъ отекла к объемной криоталлжаацми.
,Кристаллизационные овойотва отекол изучали методом мас
совой криоталдиаации в оочетании о дифф .ренциально-тармичеокям
|
анализом. |
i |
I |
За оонову был принят ражим одноотадяйной |
термообработ |
ки при температуре 950®. Как показели исследования, в зависи мости о т количаотва п т а л и ти ч е о ко й добавки и времени выдержки
дри температура кристаллизации, меняются ооотав |
и количество |
образующихся |
криотялличеоких ф аз. |
<? увеличением |
добавки |
хромо |
м агнезита о т |
5. до 15% возрастает |
количество пирокоеновой |
фезьу |
дальнейшее увеличение добавки До ZQ% не вызывает значительных изменений в составе.кристаллических фаз. Выдержка при 930° в точение I часа позволяет получить материал о равномерно.,, тонкокристалличеокой структурой.
Исследование механизма кристаллизации хромсодержащих
'отекол на основе золы вполне согласуется с предложенной ранее /6 / схемой, по которой С г ^ з совиаотнэ 0 окислами железа об разует шпинель, на кристаллах которой происходит выделение основной минералогической фазы - моноклинных пирокоенов слож ного соотава. Образование соединений сложного состава, включай
ющих двух - /Са2+, М«2+, Ре2+/ . «рзх - /А13*, fe 3*, Сг3* / и
четырехвалентные / i f /*+, ТI ^+/ катионы, связано с гетеровалонтными замещением катионов. Для такого гетеровалентного изо морфизма применимы представления теории вакаисионных дефектов,
предложенные Вагнером,’ Шоттки, Френкелем и др. |
и развитые в ра |
ботах советских исследователей. |
0 |
Присутствие в качеотве основной кристаллической фазы мо ноклинных пирокоенов сложного соотава определяет повышенные физико-химические овойства закристаллизованного материала: КТ? oL 20-500°С я 67,7.10“7 I /град; температура начала размягчения достигает Ю50°С, термостойкость 290°С, вододстойчивооть - П гидролитический класс, микротвердость - 850 кг/мм2.
Такой материал, устойчивый к истирающим нагрузкам, т .е .
овысокой микротвердостью, может найти применение в химической
иметаллургической промышленности, особенно при олужбе в уодо-
виях агрессивных и абразивных сред при повышенных температурах,
о
Л и т е р а т у р а :
I , В.С.Левина. Синтез ситаллов на основе топливных зол и шла ков. Автореферат кандидатской диссертации. U., 1971.
. 2. И.Е.Липовский, В.А.Дорофеев. Камнелитейное производство, t "Металлургия", 1965.
3 . J W |
t |
VJUU&j *. И., Technical |
% ф гс£> А {и ш и |
' |
4-1*/ сьсК &лвм1с |
« Cfnhnni. CcZCQu%. |
, • |
* |
U.S ■ фер . Jute/ll |
l 9 W , 7 t 4 % 8- |
% .H .А.Торопов, Будак. Кристаллография и минералогия. Л., 1972.
5 . |
Л.А.Лунина, Г.А.Макаревич, Сборник научных работ БШ1, |
| |
Изд-во АН БССР, ВЫП..55. 1956, |
|
о |
|
З.Й.Говорушкс, Л.А»1унина. Сб."Новые отекла и с?екломате- |
|
ряады". Манок, ИзД.-во "Науками техника", 1565. |
|
i |
Ю.Л.йАРКОНРЕНКОВ, л.н.ш ш дякоз, Г.И. «РТАДОНОВ, С.Ф. РОГОЖКИНА
?ЗЗУГ>ТАТЫ п кш з-ш н их ИСПЫТАНИЙ технологии ПОЛУЧЕ НИЯ ШЛАКОСИТАЛЛОВЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ШЛАКОВ ФОСФОР НОГО ПРОИЗВОДСТВА
Технический прогреоо в развивающихая высокими тем пами различных отраслях народного хозяйотва отраны предъявля ет высокие требования к традиционным конструкционным и строи тельным материалам и ставит вопрос об удешевлении производства уже известных й создании новых материалов.
Важную роль в решении этой задачи могут сыграть такие неорганические материалы» как каменное и шлаковое литье, оиталлы и шлакосит&ллм. В качестве сырья для их производства мо гут служить горные породы, а также шлаки металлургических и химических производств /1 ,3 /.
Использование последних в качестве сырья для производ ства ситаллов приобретает особое значециа в свете решений Со вета Министров СССР по вопросам рационального использования
сырья и охране природы. |
|
|
К |
настоящему времени в |
отвалах накоплено |
более 300 иди. |
т. шлаков |
черной металлургии, |
более 200 млн. т \ |
шлаков цветной |
металлургии. Быстрыми темпами растут отвалы фосфорных предприя тий. В ближайшее время в Казахстане количество шлаков фосфорно го производства достигает 7 млн. тонн в год. Вывоз шлаков в от валы и содержание отвалов на предприятиях черной металлургии обходится от 0,29 до 1,32 руб .т., а сумма ежегодных расходов
на эти |
цели только |
в черной металлургии превышает 12 ылн.руб. |
3 |
В Институте |
химических наук АН -Каз.ССР в лабораторных |
уоловиях оинтезировзн ряд составов шлакоситаллов о использова нием шлаков фосфорного производства /4 -5 / о учетом требований, предъявляемым к футеровочвым материалам для химической промыш ленности, и выбраны два оптимальных состава находящиеся на гра нице полей кристаллизаций пироксен-мелилит в системе СаО-Ц^О-
AI203- S i 02 - В шлаках фосфорного производства |
сумма четырех |
компонентов СаО. Му0, AlgOj и Sc Og составляет |
более 95%, |
Промышленные испытания технологии получения химически стойких и износоустойчивых шлакооиталловых изделий проводились на заводе "Автостекло". В процеосе испытаний проверялись: ре цептура шихты, режим варки, технологические условия выработки
и термообработки шлакоситаляовых изделий. Особое вЕииание бы
ло уделено технологии прессования и литья применительно к выб ранным составам.
Шихта приготовлялась по общепринятой методике на завод ском оборудовании. Стекло варилось в ванной печи непрерывного действия ^напаиваемой природным газом. Площадь зеркалй отекдомаооы составляла 7м‘-. Зона осве ления отделена от вырьбсточиого кармана кварцевым брусом, глубина погружения которого ;югулируетоя. Сваренная стекломасса имела вполне удовлетворитель ное качество. Отожженные стеклоллиты, полученные литьем, име ли блеотящую черную поверхность типа марбдита. Выработка п о изводилась круглосуточно методами литья и прессования. Но пу ченные оредние результаты технологических параметров синтеза влакооиталлов предсаацаены в таблице I . Непосредственно после выработки изделий, осуществлялась термообработка по разрабо танному ранее режиму в промышленном кристаллизаторе непрерыв ного действия,туннельного типа с обогревом стан и свода нихроновыми нагревателями. Термообработка изделий завершалась про хождением нести зон кристаллизатора, в седьмой зоне изделия отжигались. Технологические режимы как в ванной печи, так и ь кристаллизаторе, осуществлялись автоматическим регулированием.
Закристаллизованные изделия были правильной геометри ческой формы без видимой деформации с микрокристаллической структурой. По петрографическим данным величина кристаллов составила 0,4 мк.
Входе испытаний методом литья получены плиты следую щих размеров в мм; 100x500x10, 150x150x10, 250x250x20, 506х 306x20, 250x4-80x30, 430x380x30, кроме того образцы для испыта ния физико-химических свойств, Методом прессования получены: кольца Рашина 100x45x25, П0х70х38мм.-Общий вес изделий соста вил 10 тонн,
Результаты определения основных физикс-механическ/х и • химических свойств промышленных изделий показали их сходимость
оданными, полученными в лабораторных условиях, и свидетельст вуют о высокой химической стойкости и механической прочности, йревосходящей свойстза кислотоупорной керамики и изделий из каменного литья \ таби.2).
В1373 году промышленные изделия ь виде футаровенних цлит были установлены для защиты технологического оборудования
истроительных конструкций от воздействия агрессивных минерэль цых кислот и солей,а также абразивного износа на Чимкентском
фосфорном заводе,Джанбулскоы заводе двойного суперфосфата, Джамбулскоч суперфосфатном заводе и комбинате Каратау.
|
|
Свойства полученных шлакоситаллов• |
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
т— |
7 |
Шлакоситеалы на основе |
|
|
|
|
|
! |
! |
фосфорных шлаков. |
|
|
Наименование |
|
! Единица!_______ |
|
|
|
|
|
!изнере-| Лабора-| Лолупро- Т{Полупро- |
|
|
овойств. |
|
|
|
|
* |
*Фппиматорный :мышлашшй мышленный |
|
|
|
|
|
I аия. |
•состав |
состав |
состав |
|
|
|
|
|
I |
|
.кл___ р_.м ------- 4" |
«а |
— |
|
Предел прочности |
—!----------- |
|
кг/мм2 |
65-70 |
60-72 |
65-75 |
|
на сжатие |
|
|
на |
изгиб |
|
|
|
10-11 |
11-12 |
12-13 |
|
на |
растяжение |
|
|
6-7 |
6-7 |
■" |
|
|
Прочность |
на |
истирание |
г/ом2 |
0,008 |
0,008 |
0,001 |
|
Химическая стойкость |
% |
|
99,9 |
99,6 |
99,9 |
|
|
HpS°4 кемц. |
• |
|
|
|
НСХ |
иаиц. |
|
% |
|
99,4 |
99,2 |
99,6 |
|
Йон4*5i«V . |
|
I |
|
99,9 |
99,8 |
99,9 |
|
|
|
99,0 |
99,3 |
99,4 |
|
Водопоглоцевие |
|
% |
|
|
|
|
|
|
Объемный вео |
|
|
г/см3 |
|
2|бб |
2,65 |
2,70 |
|
Термостойкость |
|
кол-во |
|
Н 10 |
11—12 |
12-14 |
|
|
|
|
|
теплоомен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
Морозостойкость |
|
кол-во |
|
25 |
25 |
|
|
|
|
|
циклов |
|
7 |
|
|
|
|
Твердость |
по шлаке |
Моооа |
|
.7 |
8 |
|
Уд.ударная вязкоешь |
|
кг/см/см^ |
3,6 |
3,8 |
6,5 |
|
Теплопроводность |
|
ккал |
|
0,300 |
0,280 |
- |
|
|
|
|
|
|
м. град. чао. |
|
|
|
|
|
Микротвердость |
|
кг/мм2 |
95С |
930 |
980 |
|
|
|
|
|
Л и т е р а т у р а ! |
|
|
|
I . Шлакоситаллы. Изд-во |
литературы |
по строительству. |
Ы., |
1970 |
И.М.Певлушкин. Основы получения оиталлов. Издатедьсио ли тературы по строительству. М., 1970.
3.С.Т.Сулейменов. Стеклокристалличаские материалы на основе горных пород Казахстана. Издательство "Наука’! 1969.
4. Л.Н.Шелудяков. Автореферат докторской диссертации УВ и ССО
СССР iWC и С. М., 197?.
5. Л.Н.Шелудяков. Вестник АК Кзз.ССР, Алма-Ата. "Наука". 1966. * 8. стр.Г4.
И.И.БЫК&, Б.ХЛАН
К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕКНОЛОГИИ ТЕРМИ ЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КАМНЕЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ
Медленное охлаждение (отжиг) занимает около двух третей общего баланса технологического времени получения вамнелнтых изделий. Существующая на камнелитейных предприятиях техноло гия термической обработки изделий, подобранная эмпирически, в зависимости от конструкции печей и номенклатуры изделий,
нуждается в коренном усовериенствовании на основе нанопленных данных и исследования превращений, происходящих в литом стцнлокоисталличеоком материале в пропессе кристаллизации и отжига.
Известно, что напояженное состояние твердого тела не ос тается неиаиенчыу, а с течением времени и в зависимости от свойств матеомала изменяется / т / . в процессе охлаждения камен ное литье проходят ряд температурных областей. Для базальтово го литья иожпо выделить три температурных основных интервала: когда упругие сдвиговые деформации в литом материале очень ма лы (состояние вязкой жидкости): интервал 90П-600°С - вязко-уп- пуг'ое состояние: ниже *00°С - состояяие, близкое к идеальной упругости /? ,3 /, Четная температурная граница между этими сос тояниями материала отсутствует, изменяясь в зависимрсти от скорости охлаждения отлизни и уровня напряженности. Напряжения, действующие в зоне упругого состояния материала, не вызывают остаточных дефлрмаций изделия. Напряжения, действующие в зоне вязко-текучего состояния материала, достаточно быстро снимают ся пластичэской деформацией. Для каменного литья большое зна чение имеет проявление эластичных свойств стеклообразной фазы, которое обуславливает явление упругого последействия. Эластическио деформации стеклообразной фазы приводят к снижению хруп кости литого материала в целом и уменьшают опасность образова ния микротрещин в результате температурных напряжений.
Основываясь на перечисленных положениях, с псиояью ЭВМ пиинск-22" произвели расчет температурных напряжений в намнелитых плитах размером 300x300x40 мм, Т80хЧ5х18 мм и трибах диаметром от 200 до 1000 мм и длиной тооо мм, отлитых из ба зальтового расплава /4 ,5 /. При этом исследовали температурные поля и напряжения при условии двухстороннего охлаждения плит по базовым плоскостям. Для тоуб основными варьируемыми пара метрам.; были скорость изменения температуры рабочего прост
