РЕМОНТ  ФУТЕРОВОК  ТЕПЛОВЫХ  АГРЕГАТОВ  ЖАРОСТОЙКИМИ  КОМПОЗИТАМИ  С  ПОМОЩЬЮ  ПРОПИТОЧНО-ОБМАЗОЧНЫХ  ТЕХНОЛОГИЙ

Соколова  Светлана  Владимировна

доцент,  канд.  техн.  наук,

Самарский  государственный  университет  путей  сообщения,

РФ,  г.  Самара

Щербак  Виктория  Ивановна

студент  3  курса

Самарский  государственный  университет  путей  сообщения,

РФ,  г.  Самара

E-mail: 

REPAIR  OF  THERMAL  UNITS  REFRACTORY  COMPOSITES  USING  IMPREGNATING-COATING  TECHNOLOGY

Svetlana  Sokolova

Cand.  Tech.  Sci.,  the  senior  lecturer  the  Samara  state

University  of  means  of  communication, 
Russia,  Samara

Viktoria  Sherbak

student  the  Samara  state

University  of  means  of  communication, 
Russia,  Samara

АННОТАЦИЯ

В  связи  с  истощением  запасов  природных  сырьевых  ресурсов  (каолинов)  для  производства  штучных  огнеупоров  предлагается  новая  технология  структурно-химической  модификации  традиционных  шамотных  изделий,  позволяющая  повысить  их  физико-термические  параметры,  в  том  числе  термостойкость.

ABSTRACT

In  view  of  the  depletion  of  natural  raw  materials  (kaolin)  for  the  production  of  piece  refractories,  we  propose  a  new  technology  of  structural  and  chemical  modification  of  traditional  fireclay  products,  allowing  to  increase  their  physical  and  thermal  parameters,  including  heat  resistance.

Ключевые  слова:  огнеупоры;  модификация;  термостойкость;  отход.

Keywords:  refractories;  modification;  heat  resistance;  waste.

Возведение  тепловых  агрегатов  и  несущих  конструкций  при  одновременном  влиянии  на  них  высоких  температур  и  агрессивных  сред,  требует  увеличения  объема  выпускаемых  жаростойких  материалов  с  целью  повышения  их  срока  службы.  Поэтому,  важной  задачей  является  разработка  и  внедрение  таких  технологий  ремонта  футеровок,  которые  позволят  привести  к  экономии  сырьевых  материалов,  топлива  и  использованию  отходов  промышленных  производств.

Футеровка  в  зоне  обжига  печи  для  обжига  керамзита  подвергается  действию  силикатного  расплава,  который  возникает  при  частичном  оплавлении  гранул  [1,  c.  41].  Поэтому  шамотные  кирпичи  футеровки  пропитываются  силикатными  расплавами  на  некоторую  глубину.  С  течением  времени  это  приводит  к  появлению  внутренних  напряжений  и  разрушению  шамотного  огнеупорного  кирпича.

В  связи  с  этим  были  разработаны  защитные  обмазки  и  произведены  исследования  на  взаимодействие  шамотного  кирпича  с  расплавами  глины  и  керамзита.  В  кирпиче  высверливали  два  ряда  отверстий  (рис.  1). 

Рисунок  1.  Образец  для  испытания  на  взаимодействие  с  расплавами  силикатов

В  один  ряд  наносили  защитное  покрытие  70  %-ым  раствором  ортофосфорной  кислоты.  В  каждую  пару  отверстий  (с  обмазкой  и  без  обмазки)  были  загружены:  сырцовые  гранулы,  готовый  керамзит  и  спеки.  После  чего,  изделие  подвергалось  термической  обработке  1000  ⁰С.  Затем  расплав  из  отверстий  сливали  и  распиливали  образец  по  отверстиям  (рис.  2).

Рисунок  2.  Схема  разреза  образца  после  испытания  на  взаимодействие  с  силикатными  расплавами:  1  –  отверстие,  покрытое  защитной  обмазкой;  2  –  отверстие  без  покрытия

По  характеру  разрушения  материала  и  проникновения  расплава  в  образец  судили  об  эффективности  защитного  покрытия. 

Проверку  воздействия  пропитки  ортофосфорной  кислотой  на  физико-механические  свойства  шамотного  кирпича  проводили  на  образцах,  выпиленных  их  шамотного  кирпича  класса  В  и  керамзитовых  спеков  размерами  50х50х50  мм.  Пропитку  осуществляли  в  естественных  условиях  ортофосфорной  кислотой  70  %-ой  концентрации  в  течение  24  часов.  Затем,  после  15-ти  минутной  выдержки  на  воздухе  подвергали  нагреву  при  температурах  200;  500;  800;  1200;  и  1500  ⁰С  в  течение  2-х  часов.  После  нагрева  образцов  определяли  их  среднюю  плотность  и  предел  прочности  при  сжатии.  Результаты  испытаний  представлены  в  таблице  1.

Таблица  1.

Влияние  пропитки  ортофосфорной  кислотой  на  физико-механические  свойства  шамотного  огнеупора

Как  видно  из  таблицы,  прочность  пропитанных  образцов  после  нагрева  возрастает  в  1,5–2  раза,  а  средняя  плотность  повышается  на  1–1,5  %  [2,  с.  38].

Образцы,  пропитанные  ортофосфорной  кислотой  увеличили  прочность  в  связи  с  тем,  что  при  термообработке  образовались  прочные  минералы  AlPO₄;  FePO₄  и  другие.  Были  сделаны  рентгенограммы  образцов  из  керамзита  и  шамотного  кирпича,  пропитанных  ортофосфорной  кислотой  (рис.  3). 

Рисунок  3.  Рентгенограммы  образцов  шамота  и  керамзита,  не  пропитанных  и  пропитанных  Н₃РО₄  и  обожженных  при  высоких  температурах.  1  –  Шамот,  пропитанный  Н₃РО₄,  t  =  1500⁰С;  2  –  Шамот,  не  пропитанный,  t  =  1000⁰С;  3  –  Керамзит  не  пропитанный,  t  =  1000⁰С;  4  –  Керамзит  пропитанный  Н₃РО₄,  t  =  1000⁰С.  Условные  обозначения:  М  –  муллит;  КВ  –  кварц;  КР  –  кристобалит;  ШП  –  шинель;  Г  –  гематит;  КРБ  –  кристобафит;  ФЖ  –  фосфат  железа

Как  видно  из  рентгенограмм,  шамотные  образцы,  пропитанные  Н₃РО₄  и  нагретые  до  температур  1000–1500  ⁰С,  образуют  пики  кристобафита  AlPO₄.  Так  же  присутствуют  кристаллы  муллита,  кварца.  Рост  кристаллов  происходит  у  образцов,  пропитанных  ортофосфорной  кислотой.

Образцы  керамзита,  пропитанные  ортофосфорной  кислотой,  имеют  пики  муллита,  кварца,  гематита,  кристобафита  –  AlPO₄  и  фосфата  железа  FePO₄,  который  образовался  из  гематита.  Эти  новообразования  повышают  огнеупорность  керамзита  до  1200  ⁰С.

На  основе  результатов  проведенных  испытаний  можно  сделать  вывод  о  том,  что  пропитка  футеровки  из  шамотного  кирпича  раствором  ортофосфорной  кислоты  оказывает  положительное  влияние  на      физико-термические  показатели:  прочность  при  сжатии  и  термическая  стойкость  возрастают  в  1,5–2  раза.

Список  литературы:

1. Хлыстов  А.И.,  Соколова  С.В.  О  службе  шамотных  огнеупоров  в  футеровке  кеармзитообжигательных  печей  //  Огнеупоры  и  техническая  керамика.  –  2007.  –  №  5.  –  С.  41–44.
2. Хлыстов  А.И.,  Соколова  С.В.,  Коннов  М.В.  Направленная  структурно-химическая  модификация  –  один  из  путей  повышения  физико-термических  характеристик  алюмосиликатных  и  высокоглиноземистых  огнеупоров  //  Огнеупоры  и  техническая  керамика.  –  2010.  –  №  11–12.  –  С.  35–39.