Шамотні вогнетриви для футеровки мартенівських печей (стр. 4 из 7)

Загальний вміст лужних оксидів K₂O і Na₂O у глинах досягає 0, 5-3,5 %. Ці оксиди привносяться в глини присутніми в ній домішками слюд, польових шпатів. Оксиди кальцію і магнію містяться в гідрослюдах и карбонатах, гіпсі.

Залізо в глині вміщується у вигляді мінералів піриту і марказиту (FeО₂), сидериту (FeCO₃). До шкідливих сполук відносяться залізисті мінерали – гідрооксиди заліза, пірит, сидерит, карбонати і сульфати кальцію, луги тощо, які знижують вогнетривкість глин [3].

Крім вогнетривких глин для виробництва непластичних мас використовують каоліни: первинні, що залишилися на місці руйнування первинних порід, і вторинні, тобто перенесені водними потоками на більш-менш значні відстані і перевідкладені. У первинних каолінах звичайно зустрічаються у вигляді порівняно грубих фракцій залишки гірських порід, з яких утворився каолініт (основний мінерал, що складає каоліни), - кварцовий пісок, польові шпати, слюди.

Вогнетривкі глини відрізняються від каолінів, як правило, більшим забрудненням, більш високою дисперсністю, більшою пластичністю та меншою температурою спікання. Наприклад, вміст сполук заліза в каолінах звичайно нижче 1 %, у той час як у вогнетривких глинах воно доходить до 3-5 %; вміст CaО, K₂O, Na₂O у каолінах у цілому рідко досягає 1-1,5 %, у вогнетривкі ж глинах воно часто становить 3-4 % [3,6].

Глини і каоліни відносяться до полідисперсних матеріалів. Фракція глин 0,01 — 0,005 мм має уламковий характер; мінералогічний і хімічний склад цієї фракції визначається мінералогічним складом порід, при вивітрюванні яких утворилися дані глини. Зазвичай в цій фракції містяться кварц, польові шпати, слюда і важкі мінерали: магнетит, пірит, марказит, циркон і ін.

Фракція 0,005 — 0,001 мм є проміжною, в ній містяться уламковий матеріал і продукти хімічного разпаду первинних гірських порід. Фракція меньше 0,001 мм зазвичай містить продукти хімічного вивітрювання — каолініт, монотерміт і інші гидроалюмосилікати. Її часто називають глинистою субстанцією.

Для виробництва шамотних вогнетривів доцільно використовувати високопластичні глини, представниками яких є глини Новорайського і Часов’ярського родовищ.

Глини Новорайського родовища відносяться за мінералогічним складом до монотермітокаолінітових, мають температуру спікання в інтервалі 1100º-1280ºС, вогнетривкість в інтервалі 1580º-1730ºС, пластичність по Аттербергу 6-28. Їх хімічний склад представлено:

- 47,35-59,64%; + 24,64-38,01%; - 0,82 – 3,12%, - 0,95-2,53%; - 1,45-2,8% [3,5].

Глини Часов’ярського родовища вміщують в мінералогічному складі монотерміт, каолініт, кварц, мемоніт, рутил, турмалін. Ці глини характерізуються наступними властивостями: пластичність 6-28; температуру спікання в інтервалі 1100º-1350ºС, вогнетривкість в інтервалі 1580º-1730ºС. Вміст оксидів у хімічному складі цих глин:

- 50-71%; + 15-35%; - 0,5 – 3,00%, - 1,00-2,5%; - 1,5-4,0% [3,5].

При збільшенні вмісту глинозему у вогнетривких глинах підвищується їх вогнетривкість. Глинозем в глинах міститься зв'язаним в каолініті, в інших гідроалюмосилікатах і інколи у вигляді гідратів глинозему.

Температура початку і закінчення спікання залежить не від вогнетривкості глин, а від їх хімічного і мінералогічного складів і дисперсності. У монотермітових глин температура спікання нижча, чим в каолінових; чисті каоліни зазвичай є трудноспікливими.

3.2 Основні технологічні параметри виробництва

Для одержання шамотних вогнетривів у технологічному процесі в якості вихідних компонентів використовують глини і каоліни.

В технології шамотних виробів вогнетривку глину застосовують для отримання опіснюючого матеріалу – шамоту та в якості зв’язки [7,9].

Вироби виготовляють пресуванням з напівсухих мас вологістю до 9% (напівсухе пресування), рідше з пластичних мас вологістю до 20% (пластичне пресування). Напівсухе пресування забезпечує здобуття виробам вищої якості, що характеризується постійністю форми і розмірів, однорідною будовою і вищою термічною стійкістю. При напівсухому пресуванні масу зволожують до 6-9%, перемішують під змішувальними бігунами та пресують на гідравлічному або коліно-важільному пресі. При пластичному пресуванні масу змішують у двовальному змішувачі, зволожують до вологості 16-19%, переробляють на стрічковому пресі та по виходу з нього розрізають на заготівки, які потім додатково пресують на допресовочних пресах.

Широке вживання отримав також спосіб напівсухого пресування з многошамотних мас, який передбачає максимальне зменшення кількості зв’язуючої глини (10-20%), в той час як в шамотних її кількість близько 50%, що є причиною великої усадки при сушці.

Також напівсухим способом виготовляють фасонні вироби масового виробництва простої та складної форм, які забезпечують більш високі техніко – економічні показники.

Для формування великомірних виробів використовують спосіб трамбування многошамотних мас, який в деякій мірі відтворює спосіб напівсухого пресування. Вироби, які виготовлені цим способом мають високу якість [8].

При напівсухому методі пресування шамотних виробів може бути реалізовано три технології:

1. З перервним зерновим складом шамоту – шихта складається з 45% глини та 55% шамоту фр 3-0мм. З такої шихти в основному виготовляють вироби простої конфігурації, а саме нормальні вироби.

2. З безперервним зерновим складом шамоту – шихта складається з 25-30% глинистого компоненту, 60-65 % шамоту фр 3-0мм та близько 10% тонкодисперстного шамоту фр.< 0,088мм. З такої шихти виготовляють вироби складної конфігурації.

3. З використанням суміші сумісного помелу шамоту і пластичного компоненту – особливість цієї технології в тому, що глина, яка йде на зв’язку також йде на тонке подрібнення разом із шамотом. Склад ССП: 30% глинистого компоненту та 70% шамоту фр. < 0,5мм. Шихта складається з 45-55% ССП та 50-55% шамоту фр. 3-0,5мм. З такої шихти зазвичай виготовляються вироби відповідального призначення.

Для виробництва шамотних вогнетривів використовують поверхнево – активні речовини, які підвищують пластичні властивості вогнетривких напівсухих мас і сприяють кращому ущільненню маси при формуванні. До таких речовин відносять лігносульфонати технічні (ЛСТ), які являють собою відходи целюлозно – паперової промисловості. ЛСТ – представляють кальцієві, натрієві, амонійні солі лігносульфонових кислот. Згідно до ОСТ 13-183-83 [4] ЛСТ марки “Б” відповідає наступним фізико – хімічним показникам: масова частка сухих речовин – не більше 47%; рН 20%-ного розчину – не менше 8,0%; границя міцності зразків на розтяг – не більш 0,6 Н/мм². Для кращого зчеплення шамотних зерен з глиною шамот слід замочувати глиняним шлікером. При вбиранні вологи шлікера шамотними зернами на поверхні їх в процесі замочування утворюється тонка глиниста плівка, що полегшує надалі зв'язок із з’вязуючою глиною. Погано обпалений пористий шамот, інтенсивно всмоктуючий вологу глину або шлікер, викликає пересушування поверхневої плівки, що надалі погіршує її зв'язок з останньою глиною. Тому при використанні пористого шамоту вологість маси має бути підвищеною.

На процес пресування значно впливає вибір зв'язки, так як саме вона надає високу міцність сирцю.

Перед подачою маси до обертової печі її брикетують для зменшення пиловиносу. Застосування пиловиносу у шихті знижує якісні показники виробів.

Щільність виробів залежить від співвідношення кількості глини та шамоту, щільності частинок шамоту, зернового складу шамоту, способу змішування та пресування, величини пресового тиску, температури випалу, а також від природи сировини.

У шамотного сирця із збільшенням тиску пресування з 30 до 200 МПа уявна щільність зменшується на 5%, тобто зміни складають 22%, а середній розмір пор зменшується в 5 разів.

При невисоких тисках пресування на початкових стадіях шлікер полегшує ковзання частинок, що приводить до інтенсивного ущільнення, а в області більш високого тиску інтенсифікує ущільнення внаслідок зниження твердості і міцності частинок.

Оптимальний зерновий склад сам по собі не забезпечує одержання щільних пресовок. Тиск пресування (Р) є більш суттєвим параметром ущільнення, тому щоб уникнути перепресовок потрібно підібрати Р правильно.

Вироби, які виготовлені напівсухим пресуванням звичайно сушать на вагонетках тунельних печей. Температура теплоносія при сушці на вході – 150-200 ºС, на виході – 40-50ºС. Час сушки – 14-21 годин. Випал - завершальна стадія виробництва вогнетривів, під час якого відбувається спікання - зникнення пустот. Температура випалу шамотних вогнетриві знаходиться в межах 1350-1450 ºС.

3.3 Технологічна схема виробництва шамотних вогнетривів для футеровки мартенівських печей