Огнеупоры и их применение

Раздел: Учебники

Земная кора сравнительно богата углеродом, который в природных условиях встречается и в элементарном состоянии в виде алмазов, графита, а также аморфного углерода. Углерод является главной составной частью животного и растительного мира и продуктов их разложения.

Графит, являющийся кристаллическим углеродом, имеет сырьевое значение. Диаграмма состояния углерода показана на  41, свойства приведены в табл. 40.

Природный графит делят на обычный чешуйчатый (пластинчатый) и аморфный (землистый). По существу эти два вида отличаются только размерами кристаллов. Месторождения графита встречаются в горных породах допалеозойской эры, подвергнутых обширному метаморфизму углерода в условиях высокой температуры и давления. Графит залегает в виде пластов, жил, линз в гнейсе, кристаллическом сланце, кристаллических известковых породах. Имеются также сравнительно небольшие месторождения в контактнометаморфических горных породах. Природный графит, как правило, сильно загрязнен. Основные месторождения его находятся в СССР, КНДР, Южной Корее, Малагасийской республике (остров Мадагаскар),

США, Канаде, Новой Зеландии, Шри-Ланке, Австрии. В Японии есть ряд мелких месторождений в гнейсе горного пояса Хида (префектуры Фукуяма, Гифу), не имеющих промышленного значения. Поэтому для изготовления огнеупоров, как правило, поставляется импортный графит.

• Искусственный графит получают в электропечах сопротивления путем графитизации антрацита и кокса при пропускании электрического тока без доступа воздуха (способ разработан Ачесоном в 1896 г.). Преимущество этого способа в том, что состав и зернистость графита можно регулировать сравнительно легко.

Антрацит является наиболее перспективным видом угля для карбонизации благодаря своим характеристикам (летучести, низкой зольности). Во многих странах уже длительное время для карбонизации используют каменный уголь из пластов палеозойской эры. Месторождения такого угля главным образом расположены во Вьетнаме, США, ЮАР, КНР. В Японии антрацит (низкого качества) разрабатывают в каменноугольном бассейне в префектурах Кумамото (у г. Амакуса) и Фукуока (район г. Тикухо). Сажа (сажистый углерод) образуется в результате неполного высокотемпературного сгорания (или термического разложения) нефти или природного газа. Ее получают также из дегтя, каменноугольного масла, нафталина, парафинового масла и ацетилена. В зависимости от сырья и способа производства виды сажи очень разнообразны. Особенно это проявляется в зернистости и электрических свойствах. Можно выделить три основных вида сажи: 1 — канальная газовая, получаемая по способу неполного сгорания; 2 — термическая, получаемая' в результате терморазложения; 3 — печная, получаемая при сочетании указанных способов. Сажа, получаемая по первому способу, наиболее мелкозернистая: размер зерен составляет 0,009— 0,035 мкм; сажа, получаемая по второму способу, крупнозернистая: размер зерен 0,150—0,470 мкм; сажа, получаемая по третьему способу, среднезернистая: размер ее зерен 0,025—0,150 мкм. Структуру сажи, занимающей среднее положение между кристаллическими и аморфными веществами, называют Изоморфной. Основные свойства товарного углеродистого сырья приведены в табл. 41.

Углерод, независимо от того, кристаллический он или нет, обладает высокой температурой сублимации, химически неактивен и устойчив к эрозии, отличается хорошей тепловой и электрической проводимостью, а также малым термическим расширением, следовательно, весьма стоек к тепловым ударам. Однако в атмосфере воздуха при высокой температуре он легко окисляется. Температура начала окисле-, ния некристаллического углерода составляет 300—350 °С, у графита 400—450 °С.

.Нефтяной кокс в основном импортируют, но пековый кокс изготавливают в Японии. Q6a вида кокса характеризуются хорошей летучестью и малым содержанием золы.