CC BY
24
Технические науки — от теории к практике ________________№ 11 (47), 2015 г
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: sokolova9967@mail. ru
СибАК
www.sibac.info
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
178
Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г________________________
СибАК
www.sibac.info
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
179
Технические науки — от теории к практике _____________________№ 11 (47), 2015 г
1000 0С. Затем расплав из отверстий сливали и распиливали образец по отверстиям (рис. 2).
СибАК
www.sibac.info
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
материал Средняя плотность р, г/см3 в числителе и предел прочности при сжатии (R), МПа в знаменателе образцов огнеупоров после термообработки при 2000С и последующего нагрева до температуры, 0С.
200 500 800 1000 1200 1500
Шамот, не подвергнутый пропитке 1,93/20, 60 2,01/19,7 0 2,08/23,7 0 2,05/20,8 0 19,60/2,03 2,08/29,6 0
Шамот пропитанный НзР04 2,15/47, 60 2,18/41,0 0 ,10/36,80 2,12/34,0 0 2,10/39,50 2.00/40,7 0
180
Технические науки — от теории к практике
Керамзит, не подвергнутый пропитке 0,75/2,6 0,76/2,4 0,74/2,1 0,72/1,3 Образцы распла- вились -
Керамзит пропитанный Н3РО4 1,1/3,8 1,03/4,8 1,05/4,5 1,13/4,9 1,12/5,2 -
Как видно из таблицы, прочность пропитанных образцов после нагрева возрастает в 1,5-2 раза, а средняя плотность повышается на 11,5 % [2, с. 38].
Образцы, пропитанные ортофосфорной кислотой увеличили прочность в связи с тем, что при термообработке образовались прочные минералы AIPO4; FePO4 и другие. Были сделаны рентгенограммы образцов из керамзита и шамотного кирпича, пропитанных ортофосфорной кислотой (рис. 3).
181
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 - AIPO4 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.
182
Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г_______________________
www.sibac.info
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 структурнохимическая модификация - один из путей повышения физико-термических характеристик алюмосиликатных и высокоглиноземистых огнеупоров // Огнеупоры и техническая керамика. - 2010. - № 11-12. - С. 35-39.
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: sokolova9967@mail.ru
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
183
