Сырьё для производства огнеупоров

Министерство общего и  профессионального образования

Свердловской области

ГБОУ СПО СО «Сухоложский многопрофильный техникум»

 

 

 

Заместитель директора  СПО  УР

                                                                          ____________В.А. Завражный

 

 

Реферат

На тему: «Сырьё для производства огнеупоров»

специальность: 240111 «Производство тугоплавких неметаллических  и силикатных материалов и изделий»

 

 

 

Выполнил студент группы Т-21:

                                                                       _________________Т.В. Олькова

                                                                      Руководитель практики от техникума

                                                                       ________________В.А. Ляпустин                                                                    

 

 

 

2013

 

Введение

Огнеупорами называют неметаллические  материалы, предназначенные для  использования в условиях высоких  температур в различных тепловых агрегатах и имеющие огнеупорность  не ниже 1580 градусов Цельсия.  
Огнеупорностью называют способность материалов сохранять без существенных нарушений свои функциональные свойства в разнообразных условиях при высоких температурах. 
Огнеупорной основой массовых видов огнеупорных материалов являются тугоплавкие оксиды CaO (2587?С), MgO (2800?С), Cr2O3 (2334?С), Аl2O3 (2046,5?С), SiO2 (1720?С), ZrO2 (2900?С), а также углерод в виде графита и кокса. Для производства материалов высшей огнеупорности используют карбиды и нитриды этих же элементов и некоторые редкие элементы в виде их окислов, карбидов, нитридов и сульфидов. 
Сырьем для производства огнеупоров служат горные породы, содержащие тугоплавкие оксиды. В большинстве случаев минералы, содержащие тугоплавкие оксиды, получаются при обжиге горных пород. Например, при обжиге горной породы магнезит получается оксид магния – периклаз. Кроме естественных горных пород, в производстве огнеупоров используются искусственные продукты, например технический глинозем, карбид кремния и др. Производство огнеупорных изделий состоит из следующих технологических переделок [1]: 
• подготовка исходных компонентов; 
• измельчение, классификация и хранение порошков; 
• дозирование и смешение компонентов шихты, получение масс; 
• формования изделий; 
• термообработка (сушка и обжиг); 
• классификация, упаковка, хранение, транспортирование.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Еще на заре человечества с  получением огня появилась необходимость  в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого  общества и его культуры огнеупорные  материалы стали основой грандиозных  сооружений - современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей, без  продукции которых немыслима  жизнь цивилизованного общества. Без огнеупоров нет другого практически  приемлемого способа ограничить распространение тепла в окружающую среду и поддерживать длительное время высокие температуры в  больших объемах различных печей. Огнеупоры в этом случае используются как высокотемпературные теплоизоляторы. В других случаях, наоборот, огнеупоры  должны обладать высокой теплопроводностью. Огнеупоры могут применяться  при высоких температурах и как  проводники электрического тока, и  как электроизоляторы. 
Огнеупорные материалы применяют почти во всех отраслях промышленности. Главный потребитель огнеупоров - черная металлургия. Поэтому промышленность огнеупорных материалов как подотрасль входит в состав отрасли - черной металлургии, а количество выпускаемых огнеупоров в стране условно относят к выплавке стали в слитках (кг/т стали). 
 
Мировое производство огнеупорных материалов достигло 25 млн т/год, а стоимость огнеупоров в индустриально развитых странах составляет около 0,1 % валового национального продукта. Столько же в процентном выражении занято и трудящихся в сфере производства и применения (кладка и ремонт) огнеупоров. 
Поскольку огнеупоры играют служебную вспомогательную роль при производстве стали, цемента и т. д., то чем меньше их расход на единицу продукции, тем более эффективно производство основной продукции. Поэтому не ставится задача выпускать огнеупоров как можно больше, необходимо выпускать огнеупоры в таком количестве и ассортименте, чтобы расход на единицу основной продукции был бы наименьшим, а стоимость была бы экономически приемлемой. 
Снижение удельного расхода огнеупоров на единицу основной продукции (стали, цемента, стекла и т. п.) идет по пути повышения качества огнеупоров и производства новых, более стойких видов огнеупоров, замены мелкоштучных огнеупорных изделий неформованными огнеупорными материалами, при производстве и применении которых не требуется ручной труд.

 

Огнеупоры применяются и  в областях новой техники: в атомной  промышленности и ракетостроении. Например, управляемые ракеты и космические  корабли требуют особых радиопрозрачных  огнеупоров. 
Огнеупоры должны соответствовать различным техническим требованиям, таким как:  
• Строительная прочность. При высоких температурах огнеупоры должны противостоять длительному воздействию тех или иных механических нагрузок: сжатию, растяжению, истиранию, изгибу, скалыванию и др. 
• Температура деформации под нагрузкой. Деформация огнеупорных изделий при высоких температурах в основном определяется химико-минералогической природой огнеупорного материала, т.е. химическим составом и характером распределения и количеством конденсированных фаз, а также вязкостью расплава, образующегося в образце при определении температуры деформации под нагрузкой. 
• Постоянство объема при высоких температурах. Огнеупорные изделия в службе обычно подвергаются воздействию более высоких температур по сравнению с температурами их обжига. Поэтому, а также вследствие длительного времени воздействия высоких температур на огнеупоры во время службы в них продолжаются начавшиеся во время обжига (при их производстве) физико-химические процессы, в результате которых происходит необратимое изменение объема огнеупорных изделий, называемое в зависимости от знака изменения дополнительной усадкой или ростом. Для суждения о качестве огнеупоров при высоких температурах с точки зрения постоянства объема установлены нормы допустимых дополнительных усадок или роста. 
• Термическая стойкость - способность огнеупоров не разрушаться, т. е. сохранить первоначальную форму без появления отколов, трещин, просечек при резком изменении температуры кладки. Указанные разрушения изделий происходят в связи с возникновением внутренних напряжений. 
Если тело является гомогенным и изотропным, то при свободном термическом его расширении напряжения не возникают. Однако, если что-нибудь мешает расширению образца, в нем возникают внутренние напряжения. 
При нагревании напряжения, возникающие за счет препятствия изменению размеров, являются сжимающими, поскольку тело стремится расшириться. При охлаждении в этом случае могут возникать растягивающие напряжения. 
• Шлакоустойчивость. Она зависит от пористости огнеупорных материалов, а также от смачиваемости шлаком материала огнеупорного изделия. В некоторых случаях газовая среда тоже оказывает воздействие. 
• Пористость, плотность и кажущаяся плотность. Все огнеупорные изделия в той или иной степени пористы. Размеры пор, количество и форма их весьма разнообразны. Например, пористость теплоизоляционных (легковесных) огнеупоров равна 60—80%. Пористости обычных огнеупорных изделий составляет 15—28%, специальных плотных изделий — от 12 до 2—5%, а некоторые из них имеют нулевую пористость. 
Большая часть пор в огнеупорных изделиях сообщается между собой, выходит на поверхность изделий и может быть заполнена водой, такие поры считают открытыми. Небольшая часть пор изолированная, недоступная для заполнения водой, эти поры называют закрытыми. В связи с этим различают истинную или общую пористость изделий, которую составляют закрытые и открытые поры, и кажущуюся или открытую, которую составляют только открытые поры. 
• Газопроницаемость. Газопроницаемость огнеупорных изделий зависит от количества сквозных открытых пор (проницаемой для газов пористости), их размера и формы. Газопроницаемость имеет непосредственное практическое значение. Так, в большинстве случаев необходимо, чтобы огнеупорная кладка была возможно менее газопроницаемой. В некоторых случаях, наоборот, к огнеупорной кладке предъявляются требования хорошей газопроницаемости. С повышением температуры газопроницаемость уменьшается. 
• Предел прочности при сжатии. Он зависит от состава изделий, состава шихты, условий прессования, температуры обжига и иногда от некоторых других технологических факторов. Требуемая прочность по действующим ГОСТам равная от 100-150 до 300-350 кГ/cм³.

 

На территории России выявлено и разведано большое количество месторождений разнообразных глиноземистых руд. В природе МГС встречаются чаще всего в кристаллических сланцах, гнейсах и других метаморфических и метасоматических породах. Ниже приводится краткая характеристика МГС и муллита.

 

Силлиманит – высокотемпературная полиморфная модификация Al2

SiO5 (Al2O[SiO4]) – встречается в регионально и термально метаморфизованных первично глинистых породах высоких ступеней метаморфизма; обычно образует тонкие призматические кристаллы или волокна. Минерал был назван в 1824 г. в честь профессора Бенджамина Силлимана из Нью-Хавена, Коннектикут. Название «фибролит», обычно

применяемое как синоним  термина «силлиманит», обязано волокнистому габитусу этой разновидности. Состав силлиманита исключительно постоянен и почти точно соответствует формуле Al2 SiO5, содержит 62,9% Al2 O3 и 37,1% SiO2, имеет ромбическую сингонию, призматического или игольчатого (фибролит) облика, белого, серого, бурого или зеленоватого цвета, обладает совершенной спайностью по (010), твердостью 6–7,

удельный вес 3,23–3,24 г/см³. Показатели преломления: Np = 1,654–1,661; Ng = 1,673– 1,683; Nm = 1,658–1,662; Ng-Np = 0,020–0,022; +2V = 21–30°.

 

Андалузит обычно образуется на низкой и средней ступени метаморфизма

глиноземистых осадков. Свое название минерал получил от Андалузии (Испания), где он впервые был обнаружен. Андалузит имеет аналогичный силлиманиту состав и формулу, ромбическую сингонию, образует столбчатые кристаллы, имеющие совершенную спайность по {100}, хорошую спайность по {110}, твердость 6,5–7,5, удельный вес 3,12–3,16 г/см³. Показатели преломления Np = 1,629–1,640; Ng = 1,638–1,650; Nm = 1,633–1,644; Ng-Np = 0,009–0,011; –2V = 73–86°. Цвет кристаллов в породах серый, бурый, розовый, в оторочках кварцевых жил – красно-коричневый, фиолетово-коричневый.

 

Кианит – минерал метаморфических пород, обычно встречается в гнейсах и

сланцах в районах высокобарического метаморфизма. Название «кианит» происходит от греческого kianos – темно-голубое вещество, и связано с обычным голубым цветом этого

минерала. Синоним «дистен» (от греческого dis и sthenos, т. е. две прочности) был предложен Гаюи в связи с тем, что кианит имеет различную твердость в двух различных направлениях. Кианит имеет аналогичный силлиманиту состав и формулу, но имеет триклинную

сингонию, представлен призматическими, пластинчатыми, реже игольчатыми кристаллами, имеющими совершенную спайность по {100} и {110}, по {001} развита отдельность. Показатели преломления: Np = 1,712–1,718; Ng = 1,727–1,734; Nm = 1,721– 1,723; Ng-Np = 0,012–0,016; –2V = 82–83°. Цвет кристаллов серый, синий, зеленый.