Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

УДК666.762.15 ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ПОДГОТОВЛЕННЫХ ГРАНУЛ О.А. Белогурова, М.А. Саварина, Т.В. Шарай Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия Аннотация Рассмотрен процесс получения теплоизоляционных и плотных огнеупоров на основе карбидизированных гранул из кианитовой руды. Приведены зависимости свойств материалов от вида гранул и последовательности операций при их подготовке, а также от количества и вида добавок кшихте. Ключевые слова: кианитовая руда, карбидизированные гранулы, порообразователь, лигносульфонат, муллитокордиеритовые огнеупорные материалы. REFRACTORY MATERIALS ON THE BASE OF PREVIOUSLY PREPARED PELLETS 0.A. Belogurova, M.A. Savarina, T.V. Sharai 1. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Kola Science Centre o f the RAS, Apatity, Russia Abstract The process of producing thermal insulation and dense refractory materials based on carbonized granules from kyanite ore, have been reviewed. The dependence of material properties on the form of granules and the sequence of operations during their preparation as well as the amount and type of additives to the mixture, was shown. Keywords: kyanite ore, carbonized granules, pore former, lignin sulfonate, mullite-cordierite materials. Стойкость футеровок преимущественно зависит от свойств огнеупорных и теплоизоляционных изделий. Успешное решение задачи создания новых эффективных материалов зависит от многих факторов, наиболее значимым из которых является целенаправленный подбор многокомпонентного состава, обеспечивающего комплекс технологических и эксплуатационных характеристик. Ранее было показано, что углеродсодержащие алюмосиликатные огнеупоры можно получать на основе карбидизированных гранул [1, 2]. Гранулы из кианитовой руды и углерода на лигносульфонатной связке обжигали в восстановительных условиях, далее к карбидизированным гранулам добавляли элементарный кремний в виде отхода производства ферросилиция (ОПФ), алюмосиликатные полые микросферы (АСПМ), вермикулит, порообразователь - NH 4 Cl. Использовали связку на основе активного оксида магния, при температурной обработке синтезируется кордиерит. В результате реакционного спекания основная составляющая ОПФ взаимодействует с монооксидом углерода, в качестве продукта реакции получается карбид кремния: 2 S i+ C O |^ SiC+SiOf. В этой реакции одна молекула SiC образуется вместо двух атомов Si, так как другой атом кремния удаляется из системы вместе с газом SiO. Это приводит к появлению большого числа вакансий и пор в кремнии рядом с границей раздела кремний - карбид кремния. Общий объем пустот должен быть примерно равен объему выросшей пленки. Таким образом, приповерхностный слой кремния будет пористым за счет того, что газообразный SiO покидает систему. Реакция хороша тем, что молекулы CO и SiO исключительно хорошо диффундируют через кристаллический SiC, что позволяет вести реакцию в твердой фазе [3]. Образующийся активный карбид кремния благоприятствует усадке изделий, а экзотермический эффект реакции способствует дополнительной активации процесса [4]. В целом создание высокопористой керамической структуры было обеспечено: собственной пористой микроструктурой гранул и добавкой зольных микросфер; физико-химическими процессами, протекающими с увеличением объема (синтез муллита в гранулах и кордиерита при введении связки из активного оксида магния); применением химических газообразователей, аммониевых со лей м инеральных кислот (NH 4 Cl, (NH 4 )HCO3, (NH 4 ) 2 SO4), выделяющих NH 3 и / или СО 2 при нагревании до 40-100°С. Свойства полученных материалов: кажущаяся плотность - 600-1150 кг/м3; пористость - 60-76%, теплопроводность - 0.153-0.285 Вт/(м-К) при 25°С, прочность при сжатии до 4 МПа [1]. Прочность этих материалов была невысокой, поэтому исследования продолжили, изменив состав гранул и последовательность операций при их подготовке. Цель - повышение стабильности свойств теплоизоляционных материалов из кианитовой руды. 509