|
Камнелитные изделия (бруски, плиты, трубы, желоба и др.) получают путем расплавления предварительно
подготовленной шихты из горных пород и соответствующих добавок к ним, отливки расплава в формы,
кристаллизации изделия, отжига и охлаждения его.
Сырьем для их производства служат темноокрашенные магматические породы: диабаз, базальт и
светлоокрашенные осадочные породы: доломит, мел и кварцевые пески. Целесообразно применять отходы при
разработке горных пород. Плагиоклазы повышают кристаллизационную способность расплава, но повышают
температуру плавления. Оливины и пироксены улучшают литьевые качества материала, но увеличивают хрупкость
изделий и повышают температуру плавления. Для понижения температуры плавления в шихту вводятся флюсующие
вещества (плавиковый шпат 3%); для ускорения процессов кристаллизации при охлаждении расплава — тугоплавкие
материалы: магнезит, хромит и хромитную руду, действующие как центры кристаллизации (затравки); для отбеливания
расплава вводят оксид цинка в количестве 0,8%. Перед загрузкой в печь сырьевые материалы измельчают,
просеивают и дозируют в необходимом соотношении.
Для плавки шихты применяют шахтные, ванные, вращающиеся и электрические печи. Наиболее распространены
ванные печи. Расплав получается при температуре 1400 ... 1500°С. При непрерывной отливке изделий расплавленный
материал поступает в копильники, в которых создается запас однородной массы с температурой 1180... 1250°С.
Охлаждение расплава перед разливкой в формы необходимо для образования надлежащей структуры изделий и
снижения усадочных дефектов (трещин, раковин). Далее расплав выливается в земляные, металлические или
силикатные формы, подогретые до 600... 700°С, и постепенно охлаждается. Затем изделия подвергаются отжигу
(медленному охлаждению) обычно в туннельных или камерных печах при температуре 800... 900°С или в специальных
печах. Отжиг способствует повышению деформативности, уничтожению температурных напряжений, связанных с
охлаждением и кристаллизацией, увеличению сопротивляемости ударным нагрузкам.
Постепенное понижение температуры благоприятствует выпадению кристаллической фазы из расплава. Введенные в
сырьевую смесь минерализаторы способствуют ускорению процесса кристаллизации, путем регулирования
температуры управляют степенью кристалличности камнелитных изделий. Процесс кристаллизации можно направлять
с помощью воздействия электрического или магнитного поля, приложением вибрации, облучением расплава
рентгеновскими и радиоактивными веществами. При охлаждении базальтовых расплавов при температуре 1250°С
начинается выделение мельчайших октаэдрических кристаллов магнетита, что приводит к осветлению прилегающих
участков основной стекловидной массы и способствует спонтанному течению процесса кристаллизации. При 1200°С
выделяются отдельные, единичные кристаллики полевого шпата типа плагиоклаза. Около 1150°С резко увеличивается
число центров кристаллизации плагиоклаза и возникает тонкокристаллическая сетка мельчайших кристалликов
плагиоклаза. При дальнейшем снижении температуры (1100°С) параллельно с продолжающимся выделением
магнезита и плагиоклаза начинают выделяться кристаллы пироксена. Основные минералы, входящие в состав
каменного литья,— пироксены, плагиоклазы, оливин, магнетит и др. Камнелитные изделия (трубы, плитки) имеют
однородную мелкокристаллическую структуру. Предел прочности при сжатии их 250 ...400 МПа, они имеют высокую
твердость, морозо- и кислотостойкость, что обусловлено их большой плотностью (2900... 3000 кг/м3) и малой
пористостью не более 1,0... 1,5% при замкнутых порах. Истираемость изделий из каменного диабаза, гранита, литья
составляет 0,7 г/см2, что в 2... 5 раз меньше, чем базальта.
Изделия из каменного литья находят широкое применение для футеровки бункеров, течек, корпуса флотационных
машин и т. д. Плитки из каменного литья с успехом заменяют металл, их используют для полов в цехах с
агрессивными средами, при устройстве полов, в дорожном строительстве. Изделия из каменного литья применяются
на химических заводах в качестве футеровки травильных ванн и отстойников.
Производство ИСК на основе каменного литья возможно по схеме, когда огнеупорный заполнитель объединяется
с расплавом, после чего изделие формуется, а при необходимости и прессуется с последующим охлаждением до
обычных температур. По другой схеме заполнитель объединяется с холодным высокодисперсным сырьем
(в присутствии какой-либо жидкой среды), после чего отформованные изделия подвергаются определенной
термической обработке. Во время этой обработки сырьевая прослойка в отформованном изделии частично
расплавляется и при охлаждении переходит в стеклокристаллическое состояние с цементирующими свойствами,
фиксируя микро- и макроструктуру конгломерата на основе каменного литья.
Получаемый по обеим технологиям конгломерат характеризуется стеклокристаллической микроструктурой
вяжущей части и контактного слоя между вяжущим веществом и заполнителем, существенно влияя на
макроструктуру ИСК и его технические свойства.
|
