|
|
Расширение ассортимента и
увеличение продукции неформованных огнеупоров являются стимулами детальной
разработки технологии получения более эффективных связующих и активного их
внедрения. Безусловно, что подробное исследование связующих содействует
успеху повышения качества продукции неформованных огнеупоров. Ведутся
исследования с целью повышения качества формованных изделий за счет улучшения
их структуры и замены связующей глины более эффективными связующими. Однако,
за исключением небольшого количества цементных связующих, большинство их
заказывается не у поставщиков печных материалов, а в фирмах других отраслей.
В целях экономии вяжущих веществ, а также для придания
готовому продукту определенных свойств в вяжущее вещество вводят различные
добавки.
Связующие вещества применяют в основном для придания
изделиям или массам прочности, начиная от комнатной до высоких температур.
Добавки служат для улучшения технологичности (обрабатываемости), например
сохранения влажности, пластичности и т. п., а Также для улучшения каких-либо
свойств, позволяющих, например, уменьшить количество потребляемой воды,
повысить эффект дефлокку- ляции при снижении вязкости или ускорить твердение,
или, наоборот, замедлить его. Все это достигается введением весьма малых доз
добавок, присадок. В табл. 51 приведены виды химических огнеупорных связующих
и добавок, в табл. 52 даны примеры применения наиболее употребительных
связующих и добавок, а также их эффективности.
Органические вещества вводятся в десятых и сотых долях
процента от количества связующих с целью улучшения характеристики, например
прочности огнеупорных материалов, при низких температурах или в
восстановительной среде, придания материалам лучшей технологичности
(обрабатываемости), а также приобретения материалами лучшей способности к
сохранению требуемых свойств. Природные клейкие присадки (например, декстрин)
имеют недостаток: после затворения огнеупорной массы водой декстрин и
подобные ему клейкие присадки портятся и разлагаются, если эту массу вовремя
не использовать. Целлюлоза и поверхностно-актив- ные вещества в небольших
количествах в качестве присадок благодаря комбинации с основными связками
усиливают требуемые свойства.
В табл. 53 приведена характеристика фенольной смолы. Как
показано на 46, фенольная смола и смолопек по сравнению с синтетической
резиной имеют более высокое содержание остаточного углерода в потоке азота.
Фенольную смолу из-за наличия в ней бензольного ядра добавляют в огнеупоры
для футеровки доменной печи, поскольку фенольная смола характеризуется
высоким содержанием остаточного углерода в среде азота или углекислого газа,
а также высокой прочностью углеродистых связок. Однако, как показано на 47,
сила сцепления в среде азота сохраняется большой до высокой температуры, а в
среде воздуха из-за окисления сила сцепления значительно снижается, поэтому
необходимо соблюдать строгий контроль за изменением среды. Полипропиленовую и
кумароновую смолу применяют в качестве безводной скрепляющей добавки,
придающей формовочную прочность доломитовым изделиям, поскольку эти смолы не
оказывают отрицательного гасящего воздействия на доломитовые зерна.'При высокотемпературном
обжиге для обеспечения плавного межзеренного спекания наибольшего внимания
заслуживают смолы с небольшим остаточным углеродом.
Глиноземистый цемент является быстротвердеющим и
высокопрочным вяжущим веществом. Он применяется как основное связующее
огнеупорных бетонов. Годовая потребность в глиноземистом цементе определяется
в 40—60 тыс. т. Как показано в табл. 54, в Японии производят шесть товарных
наименований глиноземистого цемента. Высокоглиноземистый цемент готовят из
смеси кальцинированного глинозема и извести, остальные четыре вида — из
размолотого порошка извести и бокситов, отличающихся по количеству содержащихся
в них окислов железа. Приготовленную смесь плавят в электропечи или обжигают
во вращающейся обжиговой печи при температуре >1500 С. Прочность
уложенного цемента и время его твердения после орошения (поливки) водой
определяют по химическому и минералогическому составам, а также по степени
измельчения. В последние годы в связи с высокотемпературным режимом и более
жесткими условиями эксплуатации процент использования высоко глиноземистых
цементов увеличился. Одновременно для обеспечения лучшей удобоукладываемости
бетонных смесей, сокращения или, наоборот, продления сроков твердения
расширен ассортимент добавок к глиноземистому цементу.
Для приготовления медленно твердеющего глиноземистого
цемента к нему добавляют следующие присадки-замедлители: хлориды натрия,
калия, бария, магния, кальция в небольших количествах, соли карбоновой,
глюконовой и щавелевой кислот, глицерин, сахар, казеин, целлюлозу, буру
(пироборнокислый натрий), соли фосфорной, а также лигносульфоновой кислот,
соляную и щавелевую кислоты.
С целью лучшей обрабатываемости и технологичности к
глиноземистому цементу добавляют следующие присадки-пластификаторы: небольшое
количество поверхностно-активных веществ (ПАВ) из солей алкилсульфоновой
кислоты, лигнин- сульфонат кальция, соевую муку, метиловую целлюлозу, 2—4 %
бентонита, 10— 15 % сырой глины, летучую золу, тонкомолотый мел.
Продолжительность твердения — критерий качественного
изменения цемента — определяется по соответствующему графику, строго
контролируемому, особенно в течение выделения тепла в результате гидратации
уложенного цемента.
Фосфат алюминия А1(Н2Р04)3 широко используется в качестве
вяжущего средства для твердеющих на воздухе пластичных масс и огнеупорных
бетонов на фосфор- нокислотной связке, Алюмофосфатные связки представляют
собой коллоидные растворы алюмофосфатов, полученные в результате
взаимодействия гидрата глинозема с разбавленной ортофосфорной кислотой. На
48 показана диаграмма состояния двухкомпонентной системы
А1203-ЗР206—Al203-Pj03, а на 49 — термическое разложение А1203-ЗР205. Как
следует из рисунков, при фосфатноалюминиевой связке соединения с низкой
температурой плавления не образуются, поэтому при >100 °С сохраняется
высокая термическая прочность. При комнатной температуре реакции чрезвычайно
замедлены, вследствие чего водорастворимые связки даже в виде густой
однородной массы сохраняются несколько месяцев (за исключением летнего
сезона). Однако, если температура превышает 25°С, реакции получают ускорение
и пластичность быстро теряется. С целью улучшения сохранности связок
проводили ряд испытаний и разработали предложения. Типичные товарные
фосфатноалюминие- вые связки (табл. 55) изготовляют на основе реакции между
фосфорной кислотой и гидроокисью алюминия.
- В связи с растущим спросом на основные торкрет-массы для
футеровки конверторов увеличивается и потребление конденсированного фосфата
натрия. Водный раствор конденсированного фосфата натрия с порошком окиси
магния реагирует медленно. Температура плавления фосфата натрия не высокая
(600—1000 °С), но в присутствии СаО образуются реакционные вещества
2CaO-NagO-PaOB с высокой температурой плавления. Благодаря наличию этих веществ
возникают подходящие вяжущие свойства по отношению к окиси магния. В качестве
добавок используются следующие виды фосфата натрия: гексамета-, тетраполи-,
Триполи- и пирофосфат натрия.
Товарную продукцию силикатов натрия (табл. 56) производят
путем парового разложения стеклянного боя, полученного в результате плавки
кварцевого песка, и каустической соды. Силикаты натрия используют в качестве
связки для приготовления противокислотиого цемента, огнеупорного мертеля и
изделий для футеровки сталеразливочных ковшей. Как показано в табл. 57,
температура размягчения силикатов натрия низкая. Его можно использовать в
ковшовых кирпичах с целью образования на поверхности футеровки пленки,
тормозящей проникновение шлака. ТруднорастВоримый в воде силикат натрия
предотвращает снижение прочности при сушке уложенной футеровки (на стадии
сушки концентрация связки внутри кирпича становится слабее за счет
перемещения связующего к поверхности кирпича, что приводит к снижению его
прочности. Силикат же натрия затормаживает это перемещение связующего).
Силикат этила служит в качестве связки при отливке тонких
огнеупорных изделий сложной формы. Путем восстановительного обжига
поликарбоксилана и других процессов разработали высокосортный
карбидкремниевый материал с высокой чистотой и прочностью.
Развивается технология использования и кремнийорганических
соединений В. керамическом производстве. Металлический кремний служит в качестве
небольших присадок для получения углеродистокарбидкремниевых материалов. При
высоких температурах кремний, вступая в реакцию с углеродом, образует
бета-карбид- кремниевую связку, отличающуюся высокой термической прочностью и
весьма хорошей огнеупорностью в отношении щелочных газов. Данные материалы
подходящи для изготовления футеровки доменной печи.
|