Ситаллы и шлакоситаллы реферат

Обновлено: 07.07.2024

Введение в состав стекломассы специальных добавок-катализаторов процесса кристаллизации с дополнительной после формования термической обработкой стекол по строго определенному режиму позволяет получить стеклокристаллические материалы, отличающиеся от стекла как по структуре, так и по свойствам. Структу

pa стеклокристаллических материалов представлена мелкими кристаллами (как правило, менее 1 мкм), равномерно распределенными в небольшом количестве стекла (5—10 %). Способом направленной кристаллизации стекол в зависимости от вида исходного сырья производят различные стеклокристаллические материалы: сн- таллы, получаемые из технически чистых сырьевых материалов, и шлакоситаллы, получаемые из металлургических шлаков. Разновидностями таких материалов являются пеношлакоситаллы, отличающиеся пониженной плотностью; стеклокремнезит, получаемый спеканием смеси гранул стекла с песком и другими добавками; си- таллопласты, представляющие собой фторопласты, наполненные порошкообразным ситаллом, и др. В нашей стране имеется опыт производства ситаллов из зол (золоситаллов) и различных горных пород — базальтов, диабазов, сланцев и др. (петроситаллы).

По своим физико-механическим показателям стекло- кристаллические материалы превосходят многие строительные материалы: стекло, керамику, каменное литье и др. Ситаллы отличаются плотной мелкокристаллической структурой и высокими показателями таких свойств, как прочность, твердость, химическая стойкость и стойкость к тепловым воздействиям, диэлектрическая проницаемость. Твердость некоторых ситаллов в 25 раз превышает твердость шлифованного оконного стекла и приближается к твердости закаленной стали. Сопротивление изгибу таких материалов достигает 120—260 МПа. Ситаллы обладают высокой стойкостью к действию сильных кислот (кроме плавиковой) и щелочей. Они лишены многих недостатков стекла: хрупкости, низкой термостойкости и малой прочности при изгибе.

Получают ситаллы по стекольной технологии, однако к чистоте сырьевых материалов предъявляются очень высокие требования. Дополнительным компонентом являются катализаторы, интенсифицирующие процесс кристаллизации стекла. При получении ситаллов применяют катализаторы двух видов: растворяющиеся в стекломассе с последующим выделением в виде микрокристаллов (оксид меди, серебро, золото) и способствующие образованию раздела фаз в стекломассе (оксиды и соли различных металлов, в частности титана, лития, циркония и др.).

Изделия из ситаллов производят методами, принятымп в стекольной технологии: вытягиванием, прокатом, прессованием, выдуванием. В отличие от технологии стекла производство ситалла включает дополнительную термическую обработку изделий после их формования перед отжигом с целью перехода стекла в стеклокрис- таллическое состояние.

Ситаллы благодаря высоким физико-механическим показателям широко применяют главным образом в специальных отраслях техники (машиностроении, приборостроении, радиоэлектронике и др.), а также для получения различных клеев для склеивания металла, стекла и керамики. В промышленном и гражданском строительстве ситаллы применяют в качестве конструктивных и отделочных материалов.

Крупным достижением отечественной стекольной промышленности является разработка теоретических основ и освоение промышленного производства шлакоси- талла — стеклокристаллического материала, получаемого направленной кристаллизацией шлаковых расплавов. Шлакоситаллы отличаются мелкокристаллическим строением (размеры кристаллов — несколько микрон), очень плотной структурой (2,6—2,8 т/м3, водопоглощение 0 %), высокой прочностью при сжатии (700—900 МПа) и изгибе (90—130 МПа). Твердость их по шкале Мооса составляет 5,7—7,5 МПа, микротвердость до 810— 840 МПа, модуль упругости 11-Ю4 МПа, рабочая температура до 750°С, температура начала размягчения около 950 "С. Шлакоситаллы отличаются высокой износостойкостью и химической стойкостью.

Технология производства шлакоситаллов включает операции доставки огненно-жидких шлаковых расплавов с металлургического предприятия; введения в них корректирующих состав добавок и катализаторов кристаллизации; выработки изделий методами стекольной технологии (непрерывным прокатом или прессованием); термической обработки в электрических туннельных печах по строго определенному тепловому режиму с целью направленной кристаллизации стекла и последующего отжига для снятия термических напряжений; охлаждения и резки непрерывной ленты шлакоситалла на изделия требуемых размеров. В качестве катализаторов кристаллизации применяют Ti02, CaF2, Р2О5, а также сульфиды тяжелых металлов, растворяющиеся в стекломассе и образующие центры кристаллизации.

Кристаллизация стекла осуществляется в две стадии: первая проходит при 700—720°С, соответствующей максимальной скорости образования зародышей кристаллов, вторая — при 900—920 °С, т. е. при максимальной скорости роста кристаллов. Продолжительность кристаллизации 2—3 ч.

При использовании в качестве катализаторов сульфидов тяжелых металлов получают черные шлакоситаллы, а введение в стекломассу оксида цинка дает белые шлакоситаллы. Регулируя количество добавляемого оксида цинка, можно изменить цвет шлакоситалла от темно-серого до белого. Цветные шлакоситалловые изделия получают окрашиванием их поверхности силикатными красками и керамическими глазурями с последующей термообработкой. Разрабатываются способы нанесения красителя на поверхность стекла до его кристаллизации. Оплавление красок при этом осуществляется в кристаллизаторе. Максимальные размеры листового шлакоситалла достигают 2100X1500 мм.

Уникальное сочетание свойств шлакоситалла определяет широкие возможности его использования в различных отраслях народного хозяйства. В строительной практике листовой шлакоситалл применяют для устройства полов, лестничных ступеней, подоконников, наружной и внутренней облицовки стен, перегородок, колонн, а также в качестве конструктивного материала при производстве стеновых слоистых навесных панелей и панелей перегородок. Особенно эффективно применение шлакоситалла в ограждениях промышленных зданий с агрессивной средой (предприятия химической промышленности) и тяжелым температурно-влажностным режимом (предприятия пищевой промышленности, промышленные холодильники и др.), а также для облицовки ответственных конструкций в гидротехнических сооружениях, футеровки бункеров, лотков, течек, химической аппаратуры.

Новый облицовочный стеклокрнсталлический материал— стеклокремнезит получают спеканием смеси гранул стекла определенного состава с песком и другими добавками в специальных огнеупорных или металлических формах. Технология изготовления включает операции послойной засыпки в форму песка, смеси стеклогранулята с песком и цветного стеклогранулята или смеси бесцветных гранул с красителем, термообработки смеси в туннельной печи при температуре 1000—1050 °С с целью

спекапия гранул, кристаллизации и отжига изделия. Стеклокремнезит отличается высокими декоративными н эксплуатационными свойствами: плотность его составляет 2,1 т/м3, водопоглощение 1—2 %, предел прочности при сжатии 210—240 МПа, при изгибе 40—98 МПа.

Смотрите также:

К стеклокристаллическим материалам относят ситаллы, гилакоситаллы и стеклокремнезит, каменное литье.
Шлакоситаллы получают введением в огненно-жидкие шлаки катализаторов кристаллизации - ТЮ2, CaF2, P205 и др.

Ситаллы и шлакоситаллы. Ситаллы — стеклокристаллические материалы, получающиеся путем направленной кристаллизации стекла, т. е. структура ситаллов— вид кристаллов, их размер и количество —регулируются в процессе производства.

§ 4.5. Ситаллы и шлакоситаллы.
На основе ситаллов получают различные клеи для склеивания металла, стекла, керамики. Они могут использоваться в виде конструктивного и отделочного материала в промышленном и гражданском строительстве.

Ситаллопласты — материалы, получаемые на базе пластических масс (фторопластов) и ситаллов.
ческих шлаков, являются шлакоситаллы. В настоящее время освоен. выпуск листового и прессованного шлакоситалла и изоляторов на осно.

Выпускают ситаллы в соответствии с ГОСТ 19246-73. Большой вклад в разработку теории и технологии ситаллов, в том числе шлакоситаллов, внес академик РАН, профессор П.Д. Саркисов (ректор РХТУ им. Д.И. Менделеева, г. Москва).
Ситаллы и шлакоситаллы.

Ситаллы представляют собой стеклокристаллические материалы, полученные из стеклянных расплавов путем их полной или частичной кристаллизации. По структуре ситаллы представляют собой композиционные материалы с стекловидной аморфной непрерывной фазой-матрицей, наполненной мелкими кристаллами стекла. Средний размер кристаллов в ситаллах 1-2мкм, а толщина прослоек стеклофазы не превышает десятых долей микрона. Объем кристаллической фазы в ситаллах достигает 90-95%.

Сырьем для изготовления ситаллов являются те же природные материалы, что и для стекла, но к чистоте сырья предъявляются очень высокие требования. Кроме того, в расплав вводят добавки, катализирующие кристаллизацию при последующей термообработке. В качестве катализаторов кристаллизации применяют соединения фторидов или фосфатов щелочных и щелочноземельных металлов. Технология изготовления изделий из ситаллов не отличается от технологии производства изделий из стекла, требуется лишь дополнительная термическая обработка стекла в кристаллизаторе. Обладая поликристаллическим строением, ситаллы, сохраняя положительные свойства стекла, лишены его недостатков: хрупкости, малой прочности при изгибе, низкой теплостойкости. По своим физико-техническим свойствам ситаллы выдерживают сравнение с металлами. Твердость ситаллв приближается к твердости закаленной стали. Термостойкость изделий из ситалла достигает 1100°C. Ситаллы обладают значительной стойкостью к воздействию сильных кислот (кроме плавиковой) и щелочей. Отдельные виды ситаллов отличаются жаростойкостью и способностью паяться со сталью. Прочность ситаллов при сжатии – до 500 МПа.

В строительстве ситаллы используются для устройства полов промышленных цехов, в которых могут быть проливы кислот, щелочей, расплавов металлов, а также движение тяжелых машин. Высокую технико-экономическую эффективность дает использование ситаллов для производства химической аппаратуры и труб для транспортировки высокоагрессивных сред и теплообменников. По внешнему виду ситаллы могут быть темного, серого, коричневого, кремового, светлого цветов, глухие и прозрачные.

Шлакоситаллы

Шлакоситаллы являются разновидностью ситаллов, производство которых получило наиболее широкое развитие. Это стеклокристаллические материалы, получаемые путем управляемой кристаллизации стекла, полученного на основе металлургических шлаков, кварцевого песка и некоторых добавок. По внешнему виду шлакоситаллы – плотные, тонозернистые и непрозрачные материалы.

Плотность шлакоситаллов – 2500-2700 кг/см³, предел прочности при сжатии до 650 МПа, термическая стойкость – до 750°C. Возможно получение также пеношлакоситалла плотностью 300-600 кг/см³, прочностью при сжатии 6-14 МПа и термической стойкостью до 750°C, который может применяться для тепловой изоляции трубопроводов теплотрасс и промышленных печей.

Ситаллопласты

Ситаллопласты – материалы, изготовляемые на основе фторопластов и ситаллов, отличаются более высокой химической стойкостью и износостойкостью, чем каждый из компонентов в отдельности. Применяется для изготовления изделий, работающих в условиях, где ни ситаллы, ни второпласты не удовлетворяют по износостойкости к химическому сопротивлению.

Шлакоситалл — это стеклокристаллический материал, получаемый путем управляемой гетерогенной кристаллизации стекла, сваренного на основе металлургического шлака, кварцевого песка и некоторых добавок и характеризуемый мелкозернистой кристаллической структурой. Листовой шлакоситалл производят белого и серого цветов с гладкой или рифленой поверхностью. При необходимости поверхность шлакоситалла шлифуют, полируют и фрезеруют. Шлакоситалловые листы можно окрашивать в различные цвета путем нанесения на их поверхность керамических глазурей. Шлакоситалл обладает высокой химической стойкостью, износостойкостью, водонепроницаемостью, отличается повышенной механической прочностью и твердостью по сравнению со стеклом и каменным литьем. Физико-механические свойства шлакоситалла характеризуются следующими данными: плотность — 600..-2700 кг/м3, прочность при изгибе — 65. 110 МПа, прочность на сжатии — 250. 550 МПа, удельная ударная вязкость — 0,3. 0,35 МПа/см, потеря в массе при истирании — 0,03. 006 г/см2, термостойкость образца размером 30X30X4 мм — 100. 150°С, кислотостойкость в 96%-ной H2S04 — 99,1. 99,9% и шелочестойкость в 35%-ной NaOH — 80. 85%.

Производство листового шлакоситалла отличается высокой степенью механизации и автоматизации. Шихту для белого шлакоситалла приготовляют на обычном оборудовании стекольного производства. Стекло для шлакоситалла варится в ванной печи непрерывного действия. Изготовление листового шлакоситалла осуществляется на непрерывно действующей поточно-механизированной линии. Сваренная масса подается на формование в прокатную машину, рассчитанную на получение непрерывной ленты шириной 1,6 м, толщиной 7. 10 мм. Отформованная лента стекла подвергается теплообработке в печи-кристаллизаторе непрерывного действия с газовым обогревом, в результате чего стекло превращается в мелкозернистый стеклокристаллический материал. На открытой части рольганга печи-кристаллизатора производится поперечный и продольный автоматический раскрой ленты на изделия заданных размеров.

Шлакокристаллы могут быть получены любого цвета, а по долговечности они конкурируют с базальтами и гранитами. Сочетание физических и механических свойств шлакоситаллов обусловливает возможность их широкого использования в строительстве: для полов промышленных и гражданских зданий, декоративной и защитной облицовки наружных и внутренних стен, перегородок, цоколей, футеровки строительных конструкций, подверженных химической агрессии или абразивному износу, кровельных покрытий отапливаемых и неотапливаемых промышленных зданий, облицовки слоистых панелей навесных стен зданий повышенной этажности.

Экономический эффект использования изделий из шлакоситаллов обусловливает дальнейшее расширение номенклатуры изделий. Все более широкое развитие получает производство пеношлакоситаллов, обладающих малой плотностью 300. 600 кг/м 3 , прочностью при сжатии до 14 МПа, теплопроводностью 0,08. 0,16 Вт/(м_*°С) и рабочей температурой до 750°С

Ситаллопласты представляют собой материалы, получаемые на базе пластических масс (фторопластов) и ситаллов. Ситаллопласты обладают высокой износоустойчивостью и химической стойкостью. Они находят применение в качестве антифрикционных и конструктивных материалов, а также могут использоваться в промышленности, где ни ситаллы, ни пластмассы, отдельно взятые, не удовлетворяют требованиям высокой пластичности, износоустойчивости и химической стойкости. Для изготовления ситаллопластов ситаллы измельчают до получения порошка заданного гранулометрического состава. Дальнейший процесс отличается от технологии изготовления пластмасс, разница лишь та, что с добавкой ситалла усадка пластмассы будет меньше.

5. ИЗДЕЛИЯ ИЗ КАМЕННЫХ РАСПЛАВОВ

Изделия из каменных расплавов подразделяются на плотные, ячеистые и волокнистые.

Литые каменные изделия изготовляют из расплавов горных пород или шлаков литьем в формы с последующей термической обработкой. По однородности и техническим свойствам литые изделия превосходят многие самые прочные природные каменные материалы. В зависимости от используемого сырья каменное литье бывает темного и светлого цвета. Для получения изделий темного цвета применяются магматические горные породы - базальты и диабазы. Для получения светлого каменного литья используют осадочные горные породы - доломит, известняк, мрамор и кварцевый песок.

Технология получения литых изделий включает операции дробления, помола, перемешивания компонентов, плавления, отливки изделий, кристаллизацию и отжиг. Плавление диабаза и базальта чаще всего производят в ванных печах или вагранках при температуре 1400-1500°С, а при изготовлении светлого каменного литья - в электропечах.

Плотные литые каменные изделия имеют: плотность 2900-3000 кг/м3, высокую морозостойкость, прочность при сжатии 200-240 МПа и при растяжении 20-30 МПа; истираемость до 5 раз меньше, чем у гранита, базальта и диабаза; высокую химическую стойкость, в том числе к воздействию концентрированных серной и соляной кислот.

В строительстве литые каменные изделия используют в особо тяжелых условиях эксплуатации: брусчатка для дорог, трубы для агрессивных сред, облицовочные плитки для предприятий химической промышленности.

Термозит (шлаковая пемза) - ячеистый материал, получаемый в результате вспучивания расплава шлака при быстром его охлаждении струей воды. Насыпная плотность щебня из термозита - 300-1100 кг/м3 позволяет его использовать в качестве эффективного легкого заполнителя для бетонов. Стоимость такого заполнителя в 2-3 раза ниже стоимости керамзита.

Минеральная вата и изделия из нее представляют собой волокнистые материалы, полученные из расплава горных пород или металлургических шлаков. Вату из расплава горных пород называют горной, а из расплава шлаков - шлаковой. Высокая пористость ваты, содержащей пустоты до 95% по объему, обеспечивает ей отличные тепло- и звукоизоляционные свойства. Длина волокон в вате от 2 до 60 мм. Производство минеральной ваты и изделий из нее не отличается от описанной выше технологии производства стекловаты и изделий из нее. Эти изделия производятся марок от 50 до 250 и имеют теплопроводность от 0,032 до 0,077 Вт/(м°С).

Минераловатные изделия применяются для теплоизоляции строительных конструкций при температуре изолируемых поверхностей от -180до+600°С.

Минераловатные утеплители в нашей стране занимают первое место среди всех других теплоизоляционных материалов.

Каменное литье - это искусственный материал, получаемый расплавлением при 1400.. .1500 °С горных пород с последующей тепловой обработкой разлитого по формам расплава. После охлаждения для снижения напряжений и образования кристаллической структуры изделия отжигают при температуре 800.. .900 °С.В зависимости от сырья и цвета различают каменное литье: темное и светлое

Изделия из каменного литья - химически стойкие, долговечные, прочные, с низкой истраемостю и имеют разнообразия расцветок. Темнолитые изделия используют как антикоррозийное покрытие пола, светлолитые для облицовки стен зданий.

Шлаковое литье - искусственный материал, получаемый расплавлением металлургических шлаков Из расплавленных металлургических шлаков отливают разнообразные изделия: камни для мощения дорог и полов промышленных зданий, тюбинги, бордюрный камень, противокоррозионные плитки, трубы и др. Литые изделия из шлакового расплава экономически более выгодные, чем каменное литье, приближаясь к нему по механическим свойствам. Их средняя плотность достигает 3000 кг/м3, а предел прочности при сжатии — 500 МПа. По износостойкости, жаростойкости и ряду других свойств шлаковое литье превосходит железобетон и сталь.

Ситаллы — стеклокристаллические материалы, получаемые путем направленной частичной кристаллизации стекол. Структура ситаллов напоминает микробетон, где наполнителем являются кристаллы, а вяжущим — прослойки стекла. Доля стеклофазы в ситаллах обычно 20. 40 %. Кристаллическая фаза состоит из микрокристаллов размером около 1 мкм. Благодаря такому строению ситаллы сохраняют в себе многие положительные свойства стекла, в том числе и его технологичность, но лишены его недостатков: хрупкости, низкой термостойкости.Сырье для производства ситаллов такое же, как и для стекла кварцевый песок, доломит, стеклобой и т.д.

Шлакоситалл – материал , получаемые на основе металлургических шлаков и модификаторов — CaF2, TiO2 и др. У шлакоситаллов очень высокая прочность, износостойкость и химическая стойкость. По долговечности шлакоситат может конкурировать с природными каменными материалами Применение шлакоситаллов перспективно для химической промышленности (трубы, плитки, детали насосов), в гидротехнике (для облицовки турбинных камер), в дорожном строительстве и т. п.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Шлаковое и каменное литье, ситаллы, шлакоситаллы (получение, свойства, применение).

Читайте также: