Огнеупоры и их применение

Раздел: Учебники

Синтетический муллит природе встречается крайне редко. Его можно найти в породах, захваченных вулканической магмой. Впервые этот минерал обнаружили в Шотландии на острове Мули, отсюда и название минерала. По своему общему структурному строению муллит относится к системе А1203—Si02 (молекулярная формула ЗА1203-2SiOa); имеет ромбическую кристаллическую систему; плотность 3,03—3,16"(теоретическая 3,170); коэффициенты преломления света: а = = 1,637, Р= 1,641, 7= 652. Муллитовое сырье стало активно осваиваться с 1955 г. в связи с тенденцией повышения содержания глинозема в огнеупорах. Увеличение содержания А1203 в высокоглиноземистых изделиях повышает их химическую стойкость, особенно по отношению к кислым шлакам. В это время ощущался недостаток в сырье силлиманитовой системы (—60 % А1203) И бокситах (—80 % А1203). Затем возникло беспокойство в отношении стабильности качества силлиманитового сырья. Следовательно, появилась необходимость в разработке синтетического сырья с основным компонентом в виде муллита, имеющего высокотемпературную твердую фазу с содержанием А1203 ОТ 62 до 72 %. Разработанные способы производства синтетического муллитового сырья обеспечивают получение спеченного, а также электроплавленого муллита.

Для производства спеченного муллита в качестве глиноземистого сырья используют гидроокись алюминия, получаемую по методу Байера, которую смешивают в определенной пропорции с малопримесной глиной. После формования проводят обжиг при 1800 °С. Свойства такого (спеченного) и для сравнения электроплавленого муллита приведены в табл. 22. В готовой муллитовой продукции содержится ^70 % А1203. Чистый муллит состоит из"71,8'%А1203 и 28,2 % Si02. При содержании > 72 % А1203 твердыми фазами являются муллит, корунд и их твердые растворы. Однако стоимость процесса электроплавки высокая, что лимитирует применение электроплавленого муллита.

Спеченный и электроплавленый глинозем. Глиноземистые минералы, обозначенные химической формулой А1203 .имеют ряд модификаций. В табл. 23 приведены основные свойства а-, р- и у-модификаций, имеющих непосредственное отношение к огнеупорному производству. а-Модификация (корунд) представляет собой чистую окись алюминия. В природе корунд встречается в виде минерала метаморфических глиноземистых пород в форме отдельных кристаллов, а также среднезернистых и мелкозернистых соединений. Корунд вплоть до температуры плавления является стабильным минералом, что предопределяет его использование в качестве огнеупорного сырья.

Под микроскопом видны столбчатые кристаллы муллита, пространство между которыми заполнено стеклофазой системы Si02—А1203. Считают, что наличие стеклофазы отрицательно влияет на стойкость спеченного муллита к растрескиванию и к разъедающему действию шлаков. Для снижения содержания стекла принимают ряд мер, в частности подбирают сырье с небольшим содержанием примесей, особенно щелочей.

Размер кристаллов спеченного муллита составляет несколько десятков микрометров, а электроплавленого — несколько миллиметров. Электроплавленый муллит обладает очень высокой прочностью при высоких температурах и превосходной износостойкостью.

При медленном охлаждении окисла образуется Р-А1203, но только в присутствии некоторых посторонних веществ. Эти посторонние вещества в значительной степени участвуют в построении решетки |3-А1203, так что последнюю следует рассматривать не как модификацию А1203, а как двойной окисел, например Na20-11A1203 или К20-11А1203, которые в огнеупорном сырье допускаются в очень небольших количествах.

Кубическая модификация окиси алюминия (у-А1203) образуется при обезвоживании гидраргиллита (гиббсита) или боксита или при ускоренном прокаливании аморфного оксигидрата. у-Модификация в огнеупорной промышленности почти не применяется.

Сырьем для спеченного глинозема служит в основном гидроокись алюминия, полученная по способу Байера, которую затем подвергают соответствующей кальцинации (прокаливанию). В кальцинированный глинозем добавляют соответствующее количество связок, формуют и обжигают в шахтной или вращающейся печи при высокой температуре (—2000 °С). Высокочистый электроплавленый глинозем получают из глинозема по методу Байера, а обычных марок — путем плавки боксита в электропечи с соответствующей скоростью охлаждения, необходимой для кристаллизации. В табл. 24 приведены свойства спеченного и электроплавленого глинозема, производимого в настоящее время на огнеупорных заводах.

Спеченный глинозем содержит >99 % А1г03, но количественный состав микро- компонентов, в частности щелочных окислов, различен. Присутствие едкого натра обусловливается примесью NaaO в исходном техническом глиноземе. Структура спеченного глинозема состоит из кристаллов зернистого корунда размером 20—40 мкм

Электроплавленый глинозем состоит из кристаллов корунда величиной несколько миллиметров. Пустотелый глинозем, получаемый разбрызгиванием расплавленного глинозема в реактивной струе воздуха, характеризуется весьма хорошей теплоизоляцией.