2. Материалы и изделия из каменного расплава
Материалы из каменного распдава обладают высокими прочностью, износостойкостью и стойкостью в химически агрессивных средах. Это позволяет применять изделия для облицовки технологических аппаратов и узлов, работающих в наиболее тяжелых условиях, заменяя другие дорогостоящие материалы, в частности металлы.
Сырьем для получения каменного литья служат горные породы магматического происхождения, преимущественно базальты и диабазы, обладающие пониженной вязкостью в расплавах. По своему химическому составу базальты более постоянны, а каменное литье из них обладает высокой химической стойкостью и прочностью на истирание. Температура плавления базальта 1100—1450° С. Расплав обладает хорошими литейными качествами и кристаллизуется в течение 5—15 мин. В качестве сырья для получения светлого каменного литья используется кварцевый песок в количестве 45%, доломит 34%, мел или мрамор 21%. Кроме основных материалов в шихту для снижения температуры плавления добавляется плавиковый шпат в количестве 3%, а для отбеливания расплава — 0,8% окиси цинка. Перед загрузкой в печь сырьевые материалы измельчают, просеивают и дозируют в заданном соотношении.
Для плавки шихты используют шахтные, ванные, вращающиеся и электрические печи. Наиболее распространены ванные печи, работающие на шихте с небольшим количеством измельченных материалов. Плавка базальта в ваннных печах. производится при температуре 1450° С. Готовый расплав из ванны стекает в разливочный копильник, где охлаждается до температуры 1250° С. Охлаждение расплава перед разливкой благоприятно сказывается на структуре отливаемых изделий и уменьшает количество усадочных дефектов (трещин, раковин).
Для разливки расплава применяют формы (кокили) из чугуна или жароупорной стали (постоянные формы), из силикатных материалов (временные формы) и земляные (одноразовые формы). Для уменьшения внутренних напряжений, возникающих при охлаждении, отливки подвергают кристаллизации и отжигу. Степень кристаллизации расплава изменяется в зависимости от свойств расплава и размеров изделий. Кристаллизацию и отжиг проводят в специальных печах (муфельных, туннельных, камерных) при температуре 800—900° С, затем .изделия, перемещают в зону отжига, а оттуда на склад готовой продукции.
Изделия из каменного литья находят широкое применение в угольной, горно-обогатительной и металлургической промышленности для футеровки бункеров, течек, корпусов флотационных машин и т. д.
Плитки из каменного литья с успехом заменяют металл; их используют для полов в цехах с агрессивными средами и для футеровки аппаратов, подверженных сильному истирающему воздействию. Изделия из каменного литья применяются на химических заводах в качестве футеровки травильных ванн, всевозможных отстойников и пр.
3. Материалы и изделия из шлаковых расплавов
Материалы и изделия из шлаковых расплавов являются разновидностью изделий, получаемых из расплавленных горных пород. Огненно-жидкие шлаки металлургической промышленности являются ценным сырьем для получения различных материалов и изделий. Производство изделий из шлаковых расплавов выгодно и экономически, поскольку для их получения не требуется дополнительных затрат топлива, отпадает необходимость в специальных плавильных печах, значительно снижаются удельные капитальные вложения и себестоимость единицы продукции. Однако для надлежащего качества выпускаемых изделий шлаковые расплавы нуждаются в обогащении специальными добавками, что несколько усложняет производство изделий. Из огненно-жидких шлаков получают изделия для покрытий полов промышленных предприятий, облицовочные плитки, используемые в коррозионных средах, тюбинги для крепления горных выработок, легкие материалы — термозит, шлаковую вату и др.
Термозит представляет собой ячеистый материал, получаемый в результате вспучивания расплавленного шлака при быстром его охлаждении. Вспучивание шлака осуществляется на специальных машинах центробежным способом, на каскадных лотках или в бассейнах. При центробежном способе (115) расплавленный шлак сливается в приемный бункер, из которого затем поступает в центробежную машину, в которую одновременно подается и вода. Расплавленный шлак под действием вращающейся крыльчатки распыляется, вспучивается парами воды и под действием центробежной силы отбрасывается на охлаждающий экран. Под ним устанавливается приемный бункер и транспортер для удаления готового термозита.
Производство термозита на каскадных лотках основано на том, что струя шлакового расплава, стекая с полки на полку, оказывается между двумя струями воды, которая, испаряясь, вспучивает расплав. Каскадный лоток представляет собой металлическую четырехступенчатую конструкцию с наклонными полками, перед которыми расположены перфорированные трубы для подачи воды (116).
Сущность бассейнового способа заключается в том, что в металлический ящик размером 6X6 м поступает шлаковый расплав. В днище ящика имеются отверстия, а под ящиком — специальные карманы, в которые под давлением поступает вода. Струи воды, поступающие снизу, пронизывают слой расплавленного шлака и вспучивают его под действием образующегося пара и выделяющихся газов.
Объемный вес термозита колеблется от 300 до 1100 кг/м3 в зависимости от размера кусков и степени вспучивания. Щебень из термозита является хорошим заполнителем для получения легких термозитобето-.. нов. При заливке расплавленного шлака в специальные формы можно, получать изделия различного профиля и конфигурации. Для уменьшения напряжений и предотвращения образования трещин в период кристаллизации и последующего охлаждения изделий в формы перед заливкой укладывается стальная арматурная сетка.
Проведенные исследования показывают, что в местах размещения металлургических заводов и близлежащих районах преимущественное применение в ограждающих и несущих легкобетонных конструкциях должна найти шлаковая пемза, как весьма эффективный в экономическом отношении материал. Себестоимость шлаковой пемзы составляет 1,5—1,7, а керамзита 2—6 руб/м3.
: Шлаковая вата—это материал, состоящий из тончайших волокон, получаемых из расплавленных огненно-жидких доменных шлаков или других минеральных расплавов с модулем кислотности больше единицы. Технологический процесс производства шлаковой ваты заключается в следующем-. В вагранку загружают доменный шлак соответствующего состава и определенной крупности (до 50—70 мм) и топливо, обладающее высокой механической и термической прочностью, —-кокс, термоантрацит, древесный уголь. При температуре 1200—1400° С образуется шлаковый расплав, он вытекает через летку вагранки, раздувается струей пара и осаждается в виде тонких нитей в камере осаждения. Отсюда минеральная вата с помощью транспортера перемещается в камеру охлаждения и поступает на пост изготовления матов. Здесь перемещаемый слой шлаковой ваты выравнивают, обклеивают бумагой или картоном, режут на куски заданной длины и отправляют на склад готовой продукции. Объемный вес матов колеблется от 250 до 300 кг/м3, средний коэффициент теплопроводности равен 0,05 ккал{м • ч • град.