ОГНЕУПОРНЫЕ ШАМОТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ ЛИТЕЙНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Представлены результаты исследования возможности использования отходов огнеупорных материалов, шлаков электросталеплавильного производства, отходов вскрышных пород в качестве техногенного сырья для изготовления огнеупорных материалов, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 390-96 «Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения и массового производства». В  качестве вяжущего применялась водная керамическая вяжущая суспензия (ВКВС), полученная механической активацией микрокремнеземистой пыли в щелочной среде с рН  =  11  –  12. В качестве добавки, увеличивающей термостойкость огнеупорных материалов, использовался саморассыпающийся сталеплавильный шлак, характеризующийся повышенным (до 70  %) содержанием силикатов кальция γ-2СаО·SiO2 . В качестве пластифицирующей добавки применялась огнеупорная глина вскрышных пород с показателем пластичности 21  –  29, огнеупорностью 1450 °С. В основу получения огнеупорных материалов на основе техногенного сырья была положена технология керамобетона с «плавающим» каркасом. Полученные материалы подвергались двухступенчатой сушке при температурах 60 – 70 и 120  –  130  °С, обжиг изделий отсутствовал. Исследовано влияние содержания шлака в шихте и гранулометрического состава огнеупорного заполнителя на качественные показатели изделий. Установлено, что увеличение доли шлака в шихте способствует росту термостойкости огнеупоров на 55 – 72 %. В тоже время при содержании шлака более 20 % (по массе) прочность огнеупорных материалов снижается на 20  –  30  %. Гранулометрический состав заполнителя оказывает влияние на прочностные характеристики материала, однако при содержании шлака более 10 % (по массе) это влияние нивелируется. Установлены оптимальные составы шихт и способы формообразования, обеспечивающие получение высококачественных огнеупорных материалов на основе техногенного сырья. Методом сухого прессования получены шамотные огнеупорные изделия марок ШБ (открытая пористость 24 %, прочность на сжатие 25 МПа, огнеупорность 1680  °С). Методом виброуплотнения с использованием глины вскрыши получены огнеупоры, соответствующие марке ШВ (открытая пористость 26  %, прочность на сжатие 18 МПа, огнеупорность 1660 °С). Огнеупорные материалы на основе техногенного сырья могут быть рекомендованы для использования в качестве альтернативных материалов для футеровки различных типов тепловых агрегатов и элементов их конструкций в литейно-металлургическом производстве с максимальной температурой применения 1250 °С.

огнеупорные материалы, алюмосиликатные изделия, техногенное сырье, металлургические шлаки, отходы, тепловые агрегаты

1. Энтин В.И. Состояние и перспективы развития производства на огнеупорных предприятиях России // Новые огнеупоры. 2005. № 7. С. 73 – 77.

2. Служба огнеупоров: Справ. изд. / Л.М. Аксельрод и др. / Под ред. И.Д. Кащеева, Е.Е. Гришенкова. – М.: Интермет Инжиниринг, 2002. – 656 с.

3. Кащеев И.Д., Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Химическая технология огнеупоров. – М.: Интермет Инжиниринг, 2007. – 752 с.

4. Хорошавин Л.Б. Диалектика огнеупоров. – Екатеринбург: Изд-во Екатеринбургская Ассоциация Малого Бизнеса, 1999. – 359 с.

5. Хорошавин Л.Б. Повысить внимание к вторичным огнеупорам // Новые огнеупоры. 2006. № 7. С. 39 – 42.

6. Хорошавин Л.Б., Овчинников И.И., Неволин С.Г., Юмагулов М.Х. Повышение эффективности использования вторичных огнеупоров // Огнеупоры и техническая керамика. 2001. № 2. С. 31 – 33.

7. Швыдкий В.С., Ладыгичев М.Г., Швыдкий Д.В. Теоретические основы очистки газов: Учебник для вузов. – М.: Машиностроение-1, 2001. – 502 с.

8. Ченцова Л.И. Очистка и переработка промышленных выбросов и отходов: Учеб. пособие для вузов. – Красноярск: СибГТУ, 2012. – 250 с.

9. Черепанов К.А., Гладких И.В., Черепанова В.К. Комплексная переработка и утилизация твердых дисперсных отходов в металлургии: Учеб. пособие для вузов. – Новокузнецк: СибГИУ, 2001. – 214 с.

10. Пивинский Ю.Е. Неформованные огнеупоры. – М.: Теплотехник, 2003. – 448 с.

11. Пивинский Ю.Е. Кварцевая керамика, искусственные керамические вяжущие (ВКВС) и керамобетоны – история и перспективы развития технологий. Часть 1 // Огнеупоры и техническая керамика. 2009. № 3. С. 8 – 17.

12. Пивинский Ю.Е. Кварцевая керамика, искусственные керамические вяжущие (ВКВС) и керамобетоны – история и перспективы развития технологий. Часть 2 // Огнеупоры и техническая керамика. 2009. № 4/5. С. 9 – 18.

13. Пивинский Ю.Е., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры. В 2-х томах. Т. I. Теоретические основы и технологические процессы / Под ред. Ю.Е. Пивинского. – М.: Теплоэнергетик, 2008. – 672 с.

14. Пивинский, Ю.Е., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры. В 2-х томах. Т. II. Материалы, их свойства и области применения // Под ред. Ю. Е. Пивинского. – М.: Теплоэнергетик, 2008. – 464 с.

15. Pivinskii Yu.E. HCBS ceramic concretes in the XXI century – problems and prospects for applying technology in the field of silicate materials science. Part 1 // Refractories and Industrial Ceramics. 2011. Vol. 52. No. 2. P. 107 – 115.

16. Гладких И.В., Куимов Д.С. Использование техногенного сырья для получения огнеупорных блоков // Изв. вуз. Черная металлургия. 2006. № 2. С. 63 – 66.

17. Гладких И.В., Волынкина Е.П. Утилизация зольных микросфер Западно-Сибирской ТЭЦ при получении безобжиговых композиционных материалов // Экология и промышленность России. 2009. Февраль. С. 32 – 34.

18. ФедосеенкоВ.А.ГонтарукЕ.И., ЗатаковойЮ.А.идр.Совершенствование технологии первичной обработки металлургических шлаков, склонных к силикатному распаду // Сталь. 2001. № 12. С. 77 – 80.

19. Pivinskii Yu.E., Rozhkov E.V. Ceramic castables – final stage in the evolution of low-cement refractory castables. Part 3 // Refractories and Industrial Ceramics. 2003. Vol. 44. No. 3. P. 134 – 140.

20. Пивинский Ю.Е. Керамические и огнеупорные материалы: Избр. тр. Т. 2. – СПб.: Стройиздат СПб., 2003. – 668 с.

21. Пивинский Ю.Е. Реология дисперсных систем, ВКВС и керамобетоны. Элементы нанотехнологий в силикатном материаловедении: Избр. тр. Т. 3. – СПб.: Политехника, 2012. – 682 с.