18.7. Каменное литье и материалы на его основе

Камнелитные изделия (брусчатка для дорог, плиты, трубы, же­лоба и др.) получают путем расплавления предварительно подго­товленной шихты из горных пород и соответствующих добавок к ним, отливки расплава в формы, кристаллизации изделий, их отжи­га и охлаждения. Сырьем для производства темноокрашенных изде­лий служат диабазы и базальты, а для светлоокрашенных изде­лий — доломит, мел, известняк, мрамор, кварцевый песок. Целесообразно применять отходы при разработке горных пород. Для понижения температуры плавления в шихту вводят флюсы (пла­виковый шпат — 3%); для ускорения процессов кристаллизации при охлаждении расплава — тугоплавкие материалы (магнезит, хромит и хромитовую руду), действующие как центры кристаллизации; для отбеливания расплава — оксид цинка в количестве 0,8%. Перед за­грузкой в печь сырьевые материалы измельчают, просеивают и до­зируют в необходимом соотношении.

Для получения темноокрашенных изделий шихту плавят в ванных печах или вагранках, светлоокрашенных изделий — в электропечах. При непрерывной отливке изделий расплавленный материал поступает в копильники, где создается запас однород­ной массы с температурой 1180—1250°С. Охлаждение расплава перед разливкой в формы необходимо ,для уменьшения усадочных дефектов (трещин, раковин). Далее расплав выливают в земля­ные, металлические или силикатные формы, подогретые до тем­пературы 600—700°С, где он постепенно охлаждается. Затем изде­лия подвергают отжигу в туннельных или камерных печах при температуре 600—900°С или в специальных печах. Отжиг способ­ствует снижению температурных напряжений, связанных с охлаж­дением и кристаллизацией, увеличению сопротивляемости удар­ным нагрузкам.

Введением добавок и регулированием температуры в процессе изготовления камнелитных изделий можно управлять степенью их кристаллизации. Основные минералы, входящие в состав камнелит­ных изделий: пироксены, плагиоклазы, оливин, магнетит и др. Их плотность 2900—3000 кг/м³, R_сж — 200—240 МПа, R_P — 20— 30 МПа, они имеют высокую морозостойкость и химическую стой­кость и эксплуатируются в особо тяжелых условиях, например плит­ки для полов используют в цехах с агрессивными средами, в дорож­ном строительстве, изделия из каменного литья применяют для футеровки бункеров, течек, корпусов флотационных машин, трави­льных ванн, отстойников и т. п.

Из расплава горных пород получают также волокнистый мате­риал (горную вату) с длиной волокон 2—60 мм. Ее изготовляют по той же технологии, что и стекловату. Марки изделий из горной ваты по средней плотности от 50 до 250, коэффициент теплопровод­ности их 0,077— 0,064 Вт/(м∙К).

Производство ИСК на основе каменного литья возможно по схеме, когда огнеупорный заполнитель объединяют с расплавом, после чего изделие формуют, а при необходимости и прессуют с по­следующим охлаждением до обычных температур. По другой схеме заполнитель объединяют с холодным высокодисперсным сырьем (в присутствии какой-либо жидкой среды), после чего отформован­ные изделия подвергают определенной термической обработке. Во время этой обработки сырьевая прослойка в отформованном изде­лии частично расплавляется и при охлаждении переходит в стекло-кристаллическое состояние с цементирующими свойствами, фикси­руя микро- и макроструктуру конгломерата на основе каменного литья. Полученный по обеим технологиям конгломерат характери­зуется микроструктурой вяжущей части и контактного слоя между вяжущим веществом и заполнителем, существенно влияя на макро­структуру ИСК и его свойства. При оптимизации составов и техно­логических переделов можно получать эти ИСК с комплексом тре­буемых технических свойств.