ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОПИТОЧНО-ОБМАЗОЧНЫХ СОСТАВОВ В СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ И ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫХ ОГНЕУПОРОВ

THE TECHNOLOGY OF IMPREGNATING A COATING COMPOSITION INTO THE STRUCTURAL-CHEMICAL MODIFICATION OF ALUMINOSILICATE AND HIGH-ALUMINA REFRACTORIES

Svetlana Sokolova

сand. Tech. Sci., the senior lecturer the Samara state University of means of communication,

Russia, Samara

Viktoria Pugina

the student the Samara state University of means of communication,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

Исследования показали, что применение физико-химических методов в процессе изучения структуры модифицированных керамических огнеупоров (рентгеноструктурного и петрографического) дает возможность достоверно установить причину повышения их физико-термических показателей.

ABSTRACT

Studies have shown that the use of physical and chemical methods in the study of the structure of the modified ceramic refractories (X-ray diffraction and petrographic) makes it possible to reliably determine the cause of increasing their physical and thermal performance.

Ключевые слова: фосфатные связки; ортофосфорная кислота; жаростойкие растворы; высокоглиноземистый шлам; структурно-химическая модификация; шамот; муллит.

Keywords: phosphate binder; phosphoric acid; refractory mortar; high alumina sludge; structural and chemical modification; chamotte; mullite.

Совершенствование технологии структурно-химической модификации было связано с заменой технического гидроксида алюминия в процессе синтезирования жидких алюмофосфатных связок таким нанотехногенным сырьем, как высокоглиноземистый шлам щелочного травления алюминия – отход Самарского металлургического завода. Химический состав шлама щелочного травления алюминия представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Химический состав шлама щелочного травления алюминия

Структурно-химическая модификация керамических огнеупоров растворами кислых алюмофосфатных связок включает следующие этапы:подготовка специальных растворов-модификаторов, представляющих собой кислые алюмофосфатные связки (АФС); пропитка или нагнетание под вакуумом кислых растворов-модификаторов в порах материала; термообработка пропитанных материалов. В этой связи в данной работе было изучено влияние пропитки штучных огнеупоров различными фосфатными связками на их физико-механические свойства [1, с. 42]. Проверку влияния пропитки штучных огнеупоров фосфатными связками на их физико-механические свойства осуществляли на образцах 30х30х30 мм, а также 50х50х50 мм, которые выпиливались из шамотного кирпича класса ША и образцах 70х70х70 мм, выпиленных из высокоглиноземистого муллитового кирпича МЛС-62. Пропитку образцов производили в естественных условиях и вакуумированием различными составами фосфатных связок. Образцы пропитывались в стеклянных сосудах в течение от 24 часов до 7 суток. Вакуумирование образцов производились в течении 10,15 и 20 мин. После пропитки образцы подвергали нагреву до температуры 400⁰С, с выдержкой в течение 1 часа. Результаты испытаний проведенных экспериментов по усовершенствованной технологии структурной модификации керамических огнеупоров раствором АФС представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Влияние пропитки алюмофосфатной связкой (АФС) шамотного и муллитового огнеупоров на их свойства

Дальнейшие исследования были посвящены изучению структуры модифицированного с помощью АФС шамотного огнеупора петрографическим методом. Исследования выполнялись методом петрографического анализа структуры на поляризационном микроскопе МИН-8 в отраженном и поляризованном свете с рабочим увеличением от 56 до 400 крат на предварительно изготовленных образцах в виде плоских сколотых препаратов [2, с. 48]. На рисунке 1 представлены микроскопические снимки с увеличением в 56 крат шамотного огнеупора типа ША промышленного производства.

a       б

Рисунок 1. Микроструктура шамотного огнеупора типа ША. а - поверхность образца шамотного огнеупора; б – центральная зона образца шамотного огнеупора

Основная масса образца представлена зернами шамота в виде неправильных обломков светлого кремового цвета и цементирующей массой белого цвета с показателем преломления 1,52. (рис. 5 б). В цементирующей массе отдельными пятнами выделяется бесцветное стекло с показателем преломления в интервале от 1,62 до 1,65, что указывает на включения муллита в виде очень мелких кристаллов. На рисунке 2 представлены микроскопические снимки с увеличением в 56 крат модифицированного раствором АФС шамотного огнеупора типа ША.

а                                                                                                       б

Рисунок 2. Микроструктура шамотного огнеупора, модифицированного раствором АФС. а – поверхность образца модифицированного шамота; б – центральная зона образца модифицированного шамота

Поверхность светлая уплотненная. Поры неправильной формы, чаще трещиноватые, размером по ширине от 0,01 до 0,3 мм, по длине от 0,1 до 2,5 мм. (рис. 2 а). Основная масса поверхности образца модифицированного шамота состоит из светло бежевых угловатых сцементированных зерен, размером в поперечнике от 0,1 до 1,3 мм. (рис. 2 а и 2 б). Зерна шамота имеют тонкую оболочку из связующей массы, которая обладает слабым двупреломлением и имеет сливную уплотненную структуру со стеклянным блеском, что указывает на фосфатные новообразования. В цементирующей массе участками наблюдается голубовато-серое стекло с показателем преломления 1,64 с прямым погасанием и слабым плеохроизмом, что соответствует образованию муллита в расплавленной массе Таким образом, петрографический метод установил, что шамот, модифицированный АФС, приобретает уплотненную структуру за счет заполнения порового пространства стекломассой и кристаллами новообразований в цементирующей массе. В целом проведенные физико-химические методы исследования состава и структуры модифицированных керамических огнеупоров указывают на улучшение их качества и повышение эксплуатационных показателей.

Список литературы:

1. Хлыстов А.И., Соколова С.В. О службе шамотных огнеупоров в футеровке керамзитообжигательных печей // А.И. Хлыстов, С.В. Соколова. Огнеупоры и техническая керамика. – 2007, № 5. – С. 41–44.
2. Хлыстов А.И., Соколова С.В., Баранова М.Н., Коннов М.В., Широков В.А. Совершенствование технологии применения пропиточно-обмазочных составов и структурно-химической модификации алюмосилиткатных огнеупоров // Огнеупоры и техническая керамика. – 2015. – № 10. – М.: С. 48–55.