СТРУКТУРНАЯ  МОДИФИКАЦИЯ  АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ  ОГНЕУПОРОВ  СИНТЕЗИРОВАННЫМИ  ФОСФАТНЫМИ  СВЯЗУЮЩИМИ

Соколова  Светлана  Владимировна

доцент,  канд.  техн.  наук,

Самарский  государственный  университет  путей  сообщения,

РФ,  г.  Самара

Анцинова  Юлия  Александровна

студент  3  курса

Самарский  государственный  университет  путей  сообщения,

РФ,  г.  Самара

E-mail: 

STRUCTURAL  MODIFICATION  ALYUMOSILIKATNYKH  REFRACTORIES  SYNTHESIZED  PHOSPHATE  BINDERS

Svetlana  Sokolova

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

University  of  means  of  communication, 
Russia,  Samara

Julia  Anzinova

student  the  Samara  state

University  of  means  of  communication, 
Russia,  Samara

АННОТАЦИЯ

Разработан  способ  структурной  модификации  алюмосиликатных  огнеупоров  с  целью  повышения  их  долговечности.  Доказана  возможность  использования  глиноземсодержащих  и  карбонатных  шламов  с  целью  синтезирования  фосфатных  связующих.

ABSTRACT

The  developed  method  of  structural  modification  of  aluminosilicate  refractories  with  the  aim  of  increasing  their  durability.  Proved  the  possibility  of  using  alumina-containing  slime  and  carbonate  for  the  purpose  of  synthesizing  a  phosphate  binder.

Ключевые  слова:  шламы;  фосфатные  связки;  синтезирование;  нанотехногенное  сырье.

Keywords:  sludge;  phosphate  ligament;  synthesizing;  nanotechnologie  raw  materials.

В  настоящее  время  для  возведения  футеровок  печей  и  других  тепловых  агрегатов  в  основном  используют  штучные  керамические  огнеупоры.  Актуальной  задачей  является  разработка  способа  структурно-химической  модификации  футеровочныых  керамических  огнеупоров,  с  целью  повышения  их  физико-термических  характеристик.

Используя  ортофосфорную  кислоту  и  шлам  щелочного  травления  алюминия,  можно  получить  ряд  алюмофосфатных  связок  (АФС),  образующиеся  по  следующим  реакциям:

1.  (Al(OH)₃  /  21  %)  +  (3Н₃РО₄  /  79%)  =  (Al  (H₃PO₄)₃  /  85,5  %)  +  (3Н₂О  /  14,5  %)  (алюмофосфатная  связка  (АФС)  –  1);

2.  (Al(OH)₂  /  34,6  %)  +  (3Н₃РО₄  /  65,4  %)  =  (Al  (H₃PO₄)₃  /  68,4  %)  +  (6Н₂О/31,6  %)  (алюмофосфатная  связка  (АФС)  –  2).

Структурно-химическая  модификация  заключается  в  нагнетании  в  поры  огнеупорных  материалов  водорастворимых  фосфатных  связок  [1,  с.  37].  Для  ускорения  пропиточного  процесса  огнеупоров  был  использован  лабораторный  вакуум-насос  (рис.  1).

Рисунок  1.  Схема  вакуум-насоса:  1  –  образец;  2  –  сосуд;  3  –  колокол;  4  –  манометр;  5  –  кран;  6  –  компрессор

Предлагается  технология  структурно-химической  модификации  в  автоклаве  (рис.  2).  Предполагается,  что  небольшая  приставка  к  тоннельной  печи  в  виде  автоклава  позволит  получить  из  шамота  муллитовый  огнеупор.

Рисунок  2.  Технологическая  схема  структурно-химической  модификации  огнеупоров  при  автоклавной  обработке

При  синтезировании  фосфатных  связующих  был  использован  карбонатный  шлам  водоочистки,  который  в  основном  состоит  из  СаСО₃.  Синтезирование  кальцийфосфатной  связки  протекает  следующим  образом:

СаСО₃  (33,8  %)  +  2Н₃РО₄  (66,2  %)  →  Са(Н₂РО₄)₂(79  %)  +  Н₂СО₃(21  %).

Рентгеновские  исследования  карбонатных  и  алюмокальциевых  шламов  выявили  наличие  большого  количества  кальцита  –  СаСО₃  (рис.  3  и  рис.  4).

По  способу  образования  и  размерам  частиц  эти  шламы  можно  относить  к  нанотехногнееным  материалам  [2,  с.  149]. 

Рисунок  3.  Рентгнограмма  карбонатного  шлама.  Условные  обозначения:  КЦ  –  кальцит

Рисунок  4.  Рентенограмма  алюмокальциевого  шлама.  Условные  обозначения:  КЦ  –кльцит;  КВ  –  кварц

При  смешивании  шлама  и  ортофосфорной  кислоты  осуществляется  экзотермическая  реакция  между  компонентами  нанотехногенного  сырья  и  ортофосфорной  кислотой.  Этой  фосфатной  связке  дали  название  алюмокальцийфосфатная  (АКФС).  При  хранении  в  течение  года  в  ней  не  происходит  образование  осадка.  Ее  можно  приготавливать  с  плотоностью  от  1,15  до  1,65  г/см³.

Используя  шлам  щелочного  травления  алюминия  в  соединении  с  ортофосфорной  кислотой,  также  можно  изготовить  высококачественные  алюмофосфатные  связки:  Al(H₂PO₄)  и  Al₂(HPO₄)_3.  На  рентгенограмме  этого  шлама  (рис.5)  видно  присутствие  минерала  гидроаргиллита  Al(OH)_3.

Использование  нанотехногенного  сырья  при  синтезировании  фосфатных  связок  дает  возможность  исключать  такие  сложные  способы,  как  восстановление  Cr₂O₃  в  происзводстве  АХФС.

Алюмокальцийфосфатная  (АКФС)  и  алюмофосфатная  (АФС)  связки  являются  реакционно-активными  составляющими  в  композициях  огнеупорных  материалов:  жаростойких  бетонов;  растворов;  набивных  масс.

Рисунок  5.  Рентгенограммма  шлама  щелочного  травления  алюминия.  Условные  обозначения:  Г  –  гидроаргиллит  Al(OH)₃

Список  литературы:

1. Соколова  С.В.  Ремонт  футеровок  тепловых  агрегатов  жаростойкими  композитами  с  помощью  пропиточно-обмазочных  технологий  //  Новые  материалы  и  технологии  в  машиностроени.  –  2014.  –  С.  146–149.
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.