CC BY
51
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: [email protected]
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
Технические науки — от теории к практике __________________№ 11 (47), 2015 г
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 %) + (ЗН3РО4 / 65,4 %) = (Al (^PO4)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).
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.
СибАК
www.sibac.info
184
Рисунок 1. Схема вакуум-насоса: 1 - образец; 2 - сосуд; 3 - колокол; 4 - манометр; 5 - кран; 6 - компрессор
вагонетка сушильная камера 200 - 250 "С
^
температура создания пара АФС
выдержка 1 - 2 часа
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:
СаСОз (33,8 %) + 2Н3РО4 (66,2 %) ^ Са(НзРО4)2(79 %) + НзСОз(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].
185
СибАК
www.sibac.info
Технические науки — от теории к практике __________________________№ 11 (47), 2015 г
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.
186
Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г_______________________
www.sibac.info
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)s
Список литературы:
1. Соколова С.В. Ремонт футеровок тепловых агрегатов жаростойкими композитами с помощью пропиточно-обмазочных технологий // Новые материалы и технологии в машиностроении. - 2014. - С. 146-149.
2. Хлыстов А.И., Соколова С.В., Коннов М.В. Направленная структурнохимическая модификация - один из путей повышения физикотермических характеристик алюмосиликатных и высокоглиноземистых огнеупоров // Огнеупоры и техническая керамика. - 2010. - № 11-12. -С. 35-39.
187
