§ 6. Огнеупорные изделия
Огнеупорными называют изделия, применяемые для строительства промышленных печей, топок и аппаратов, работающих при высоких температурах. Огнеупорные изделия классифицируют по огнеупорности, пористости, химико-минеральному составу и способу изготовления. Изделия огнеупорные характеризуются огнеупорностью 1580 — 1770°С, высокоогнеупорные — 1770 — 2000°С, высшей огнеупорности — более 2000°С.
В зависимости от пористости (в %) огнеупорные изделия подразделяются на следующие группы: особоплотные — пористость менее 3, высокоплотные — 3 — 10, плотные — 10 — 20, обычные — 20 — 30, легковесные и теплоизоляционные — 45 — 85.
Наибольшее распространение в строительстве и промышленности строительных материалов получили кремнеземистые и алюмосиликатные огнеупорные изделия.
Кремнеземистые огнеупоры применяют двух типов: кварцевое стекло и динасовые.
Кварцевое стекло изготовляют отливкой из расплавленного кварца, оно содержит Si02 не менее 99%. Обладает хорошей термостойкостью и кислотостойкостью; при 1100°С расстекловывается и крошится. Кварцевая керамика используется для футеровки котлов большой мощности, изготовлении штампов горячего прессования, труб для подачи расплавленного алюминия и других целей.
Кварцевое стекло идет на производство химической аппаратуры.
Динасовые (тридимито-кристобалитовые) огнеупоры изготовляют обжигом при температуре выше 870°С кварцевого сырья (измельченных кварцитов, песка, маршалита) на известковой или другой связке; содержат Si02 не менее 93%. Огнеупорность 1600 — 1770°С. Из динаса выполняется кладка сводов сталеплавильных, стекловаренных и коксовых печей.
Алюмосиликатные огнеупоры подразделяют на три группы: полукислые, шамотные и высокоглиноземистые.
Полукислые огнеупоры отличаются повышенным содержанием кремнезема — более 65% и содержанием глинозема менее 28%. Изготовляют их обжигом кварцевых пород на глинистой или каолиновой связке или глин и каолинов с большим содержанием кварцевого песка. Огнеупорность их — 1380 — 1400°С. Применяют для футеровки шахтных и туннельных печей, вагранок и т. д.
Шамотные огнеупоры изготовляют обжигом смеси шамота (порошка обожженной и размолотой огнеупорной глины) и огнеупорной глины или каолинов. Они содержат 30 — 45% АЬ03 и отличаются термической стойкостью, шлакоустойчивостью, прочностью (М100 — 125). Огнеупорность шамотных материалов — 1250 — 1400°С. Применяют их для кладки и футеровки печей в местах, где они непосредственно соприкасаются с расплавленным металлом, шлаком, стеклом, а также для футеровки вращающихся печей для обжига цементного клинкера, облицовки топок паровых котлов, дымоходов и пр.
Высокоглиноземистые огнеупоры получают из материалов (боксита, корунда), содержащих более 45% глинозема. Огнеупорность их зависит от содержания глинозема и технологии и составляет 1450 — 1725°С. Изделия, изготовленные из высокоглиноземистого сырья на глиняной или иной связке, обладают высокой термостойкостью при содержании А1г03 45 — 60%. Применяют их в стекольной промышленности, для кладки доменных печей и др.
Легковесные огнеупоры имеют объемную массу 1,3 — 0,4 г/см3 и общую пористость соответственно 45 — 85%. Обладают высокой огнеупорностью, малой теплопроводностью и достаточной прочностью, позволяющими успешно применять их для футеровки промышленных печей разного назначения. При этом значительно (в 2 — 4 раза) сокращается продолжительность разогрева или холостого хода печей, в 2 — 3 раза уменьшается толщина ограждающих стен и на 20 — 70% снижаются удельные расходы топлива на термические процессы. В связи с этим производство легковесных огнеупоров непрерывно расширяется.
Для высокотемпературной теплоизоляции различных промышленных печей и тепловых агрегатов используют алюмосиликатные и другие волокна, обладающие высокой прочностью, термической стойкостью и малой теплопроводностью.