Огнеупоры.

1. Кремнеземистые огнеупоры.

2. Алюмосиликатные огнеупоры.

3. Магнезиальные огнеупоры.

1.Общие сведения

К огнеупорам относятся материалы и изделия, способные вы-держивать механические и физико-химические воздействия при высоких температурах и применяемые для кладки различных теплотехнических агрегатов.

Различают изделия огнеупорные (1580— 1750 °С), высокоогнеупорные (1770—2000 °С) и высшей огнеупорности (>2000°С). По химическому составу огнеупоры делят на 11 типов — кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезиальные, магнезиально-известковые, магнезиально-шпинелидные, магнезиально-силикатные, углеродистые, карбидкремниевые, цирконистые, оксидные, бескислородные. В зависимости от минералогического состава конечного продукта и дополнительно вводимых компонентов типы делятся на группы. Кроме того, огнеупоры подразделяют по способу формования, характеру термической обработки, форме, пористости, назначению и т. д. Применение огнеупоров определяется условиями эксплуатации в сопоставлении с их основными свойствами (огнеупорностью, термомеханическими и теплофизическими характеристиками, шлакоустойчивостью, термостойкостью, плотностью и др.).

Кремнеземистые огнеупоры.

К кремнеземистым огнеупорам относятся динас и кварцевая керамика, изготавливаемые на основе кремнезема.

Динас представляет собой огнеупорный материал, содержащий не менее 93% SiO₂. Огнеупорной основой динаса является кристаллический кремнезем в форме тридимита (до 70%) или кристобалита.

Основное сырье для производства динаса — кварциты. Реже используются песчаники и кварцевые пески. Кремнезем, образующий эти породы, может существовать в виде нескольких кристаллических модификаций (кварц, тридимит, кристобалит), полиморфные превращения которых влияют не только на ход технологического процесса, но и на свойства изделий.

Наилучшими свойствами обладает динас, в котором природный кварц переродился преимущественно в тридимит. Кристаллы тридимита в огнеупоре образуют сплетения — «тридимитовый сросток», определяющий высокие термомеханические свойства изделий. Кроме того, тридимит характеризуется низким ТКЛР, наименьшими объемными изменениями при полиморфных превращениях, что обусловливает более высокую термостойкость изделий. Степень и скорость перерождения кварцитов зависят от температуры и среды обжига, свойств применяемых кварцитов. При прочих равных условиях цементные кварциты перерождаются быстрее и легче, чем кристаллические. Скорость процесса тридимитизации ускоряется при введении минерализаторов (СаО, Fе₂О₃, МпО и др.). В случае взаимодействия с кремнеземом минерализаторы образуют жидкую фазу или твердые растворы, ускоряющие фазовые превращения. Количество минерализаторов должно быть минимальным, чтобы значительно не снизить огнеупорность изделий. Правильный выбор минерализаторов и режима обжига позволяет получить в изделии до 75% тридимита.

В производстве динаса кварциты, соответствующие ГОСТ, подвергаются дроблению н помолу. Обычно применяется двухфракционный зерновой состав шихты, обусловливающий наиболее плотную упаковку сырца и наименьшее разрыхление изделий при службе. На ряде предприятий используется полифракционный непрерывный зерновой состав шихты. Шихта смешивается с минерализаторами и органическими клеящими добавками. В качестве минерализаторов применяется в основном известь СаО в смеси с другими добавками (железная окалина, оксид марганца, сварочный шлак и др.). Известь вводится в виде известкового молока Са(ОН)₂, при этом она выполняет роль связующего вещества, придающего необходимую прочность сырцу перед обжигом.

Динасовые изделия прессуют из полусухих масс на механических и фрикционных прессах под давлением 25—60МПа, иногда до 100 МПа. Для улучшения качества прессовок используют двустороннее прессование, вибрацию, трамбование. Сушат сырец в туннельных сушилках дымовыми газами в смеси с воздухом при температуре не выше 250 °С до остаточной влажности 1 —1,5%. Обжиг динаса1470^оС — чрезвычайно ответственная стадия технологического процесса. Спекается динас при обжиге в твердой фазе без уплотнения, чаще с увеличением пористости. Упрочняется материал вследствие взаимодействия кремнезема с минерализаторами и превращений, протекающих через жидкую фазу (перекристаллизацию).

Готовые динасовыс изделия состоят из тридимита, метакристобалита остаточного кварца, кристаллических силикатов кальция и стекла сложного состава. Полимннеральность и наличие полиморфизма определяют низкую термостойкость динаса. Однако он обладает большой огнеупорностью (1710-1730 °С) очень высокой температурой деформации под нагрузкой (1600°С), хорошей устоичивостью к кислым расплавам. Поэтому динас применяется для кладки сводов и стен мартеновских и стекловаренных печей, влетов горелок, насадок регенераторов.