Производство керамических материалов           



Кристаллическими материалами или керамикой называют поликристаллические материалы и изделия из них, полученные спеканием природных глин и их смесей с минеральными добавками, а также оксидов металлов и других тугоплавких соединений. Керамические материалы весьма разнообразны и могут быть классифицированы по нескольким признакам.

По составу: кислородсодержащие, в том числе: силикатные, из оксидов металлов (магния, бериллия, алюминия и др.); бескислородные, в том числе: карбидные, нитридные, боридные, силицидные.

По применению: строительные (кирпич, черепица); огнеупоры; тонкая керамика (фарфор, фаянс); специальная керамика.

По структуре и степени спекания: пористые или грубозернистые (кирпич, огнеупоры, фаянс), спекшиеся или мелкозернистые (фарфор, специальная керамика).

По состоянию поверхности: глазурованные и неглазурованные.

В качестве сырья для производства силикатных керамических материалов используют вещества, обладающие свойством спекаемости. Спекаемость – свойство свободно насыпанного или уплотненного (сформованного в изделие) порошкообразного материала образовывать при нагревании до определенной температуры поликристаллическое тело – черепок. Таким сырьем являются: пластичные материалы (глины); непластичные или отощающие добавки (кварцевый песок); плавни и минерализаторы (карбонаты кальция и магния и др.).

Производство строительного кирпича

Сырьем для производства строительного кирпича служат легкоплавкие (строительные) глины состава Аl2O3·nSiО2·mН2O, песок и оксиды железа(III). Добавка кварцевого песка исключает появление трещин, вследствие усадки материала, при сушке и обжиге и позволяет получить более качественную продукцию.

Технологический процесс производства кирпича может осуществляться в двух вариантах:

- пластическим методом, при котором смесь подготовленных компонентов сырья превращается в пластическую массу, содержащую до 25 % воды;

- полусухим методом, при котором компоненты сырья увлажняются паром (до 10 %), что обеспечивает необходимую пластичность массы.

Приготовленная тем или иным методом шихта, содержащая 40-45 % глины, до 50 % песка и до 5 % оксида железа, поступает на прессование в ленточный пресс (при пластическом методе), или в механический пресс, работающий под давлением 10­25 МПа (при полусухом методе). Сформованный кирпич направляется на сушку в туннельную сушилку непрерывного действия и затем на обжиг при температуре 900-1100 оС. 

На рис. 11.6 приведена принципиальная схема производства строительного кирпича полусухим способом.

Рис. 11.6. Принципиальная схема производства кирпича

Производство огнеупоров              

Огнеупорными материалами (огнеупорами) называют неметаллические материалы, характеризующиеся повышенной огнеупорностью, то есть способностью противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур. Огнеупоры применяются в промышленном строительстве для кладки металлургических печей, футеровки аппаратуры, работающей при высоких температурах, изготовления термостойких изделий и деталей (тигли, стержни поглотителей нейтронов в атомных реакторах, обтекатели ракет и т.п.).

К материалам, используемых в качестве огнеупоров, предъявляются следующие общие требования:

- термическая стойкость, то есть свойство сохранять механические характеристики и структуру при одно- и многократном термических воздействиях;

- малый коэффициент термического расширения;

- высокая механическая прочность при температуре эксплуатации;

- устойчивость к действию расплавленных сред (металлов, шлака).

Ассортимент огнеупоров весьма широк. В зависимости от состава они делятся на несколько групп (рис. 11.7).

Рис.11.7. Классификация огнеупоров по их составу

Алюмосиликатные огнеупоры относятся к числу наиболее распространенных. В их основе лежит система «Аl2О3 – SiО2» с различным соотношением оксидов алюминия и кремния, от чего в значительной степени зависят их свойства, в частности, стойкость к расплавам различной кислотности.

Динасовые огнеупоры состоят не менее, чем на 95 % из оксида кремния в модификации тридимита и кристабалита с примесью оксида кальция. Они стойки к кислым шлакам, огнеупорны до 1730 оС и применяются для кладки коксовых и стекловаренных печей. Получаются из кварцита и оксида кальция обжигом при 1500 оС.

Полукислые огнеупоры содержат до 70-80 % оксида кремния и 15-25 % оксида алюминия. Они относительно стойки к кислым шлакам и силикатным расплавам и используются в металлургических печах и теплоэнергетических установках.

Шамотные огнеупоры содержат 50-70 % оксида кремния и до 46 % оксида алюминия. Они стойки к действию как кислых так и основных шлаков, огнеупорны до 1750 оС и термически устойчивы. Получаются по схеме:

При обжиге каолина протекают реакции:

Аl2О3 · 2SiO2 · 2Н2O = Аl2О3 · 2SiO2 + 2Н2O,

3Аl2О3 · 2SiO2 = 3Аl2О3 · 2SiO2 +4 SiO2

           муллит

Высокоглиноземистые огнеупоры содержат более 45 % оксида алюминия. Они обладают повышенной механической прочностью при высоких температурах и огнеупорны до 1950 оС. Применяются для кладки сводов металлургических печей, в электрических, стекловаренных и туннельных печах обжига.

Магнезитовые огнеупоры содержат в качестве основы оксид магния. Например, доломитовые огнеупоры состоят из 30 % оксида магния, 45 % оксида кальция и 15 % оксида кремния. Все виды магнезитовых огнеупоров устойчивы к действию основных шлаков, огнеупорны до 2500 оС, однако термическая стойкость их невелика. Применяются для облицовки сталеплавильных конвертеров, в индукционных электрических и мартеновских печах. Получаются обжигом природных минералов, например, доломита:

СаСО3 · МgСО3 = MgO + СаО + 2СО2.

           огнеупор

Корундовые огнеупоры состоят из оксида алюминия в модификации корунда. Они огнеупорны до 2050 оС и применяются в устройствах для нагрева и плавления тугоплавких материалов в радиотехнике и квантовой электронике.

Карборундовые огнеупоры состоят из карбида кремния (карборунда) SiC. Они устойчивы к действию кислых шлаков, обладают высокой механической прочностью и термостойкостью. Применяются для футеровки металлургических печей, изготовления литейных форм, чехлов термопар.

Циркониевые и ториевые огнеупоры состоят, соответственно, из оксидов циркония ZrО2 и тория ThО2  и отличаются высокой огнеупорностью (до 2500 оС). Применяются для изготовления тиглей в цветной металлургии, футеровки соляных ванн для закалки стальных изделий, изготовления деталей печей и установок разливки стали.

Углеродистые огнеупоры содержат от 30 до 92 % углерода и изготавливаются: обжигом смеси графита, глины и шамота (графитовые огнеупорные материалы); обжигом смеси кокса, каменноугольного пека, антраценовой фракции каменноугольной смолы и битума (коксовые огнеупоры). Углеродистые огнеупоры применяют для выкладки горнов доменных печей, печей цветной металлургии, электролизеров, аппаратуры в производстве коррозионно-активных веществ.


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 391;