Представлены результаты исследования скорости выделения тритийсодержащих паров воды с поверхности цементных блоков из портландцемента при контакте с парогазовой средой.Приведены зависимости скорости выделения трития из цементной матрицы от температуры,потока воздуха и содержания воды в цементной матрице. Представлены результаты исследования структуры матриц портландцемента. Показано, что выделение трития в парогазовую среду пропорционально содержанию воды в матрице цемента.Ключевые слова:портландцемент, тритийсодержащие водные отходы, отверждение радиоактивных отходов.
Д-р техн. наук С.А. Суворов, канд. техн. наук А.В. Русинов, канд. техн. наук В.Н. Фищев
Санкт-Петербургский государственный технологический институт(технический университет), г. Санкт-Петербург, Россия.
Исследовано формирование микроструктуры и свойств при спекании огнеупорных материалов на основе системы титанат алюминия — кордиерит. Построена диаграмма плавкости по данным ДТА. Состав эвтектики ориентировочно 91—93 мас. % Mg2Al4Si5O18 и 7—9 мас. % Al2TiO5, температура плавления 1420 ± 15 °С. При температурах спекания, превышающих температуру инконгруэнтного плавления кордиерита, в спеке образуется муллит, что приводит к повышению ТКЛР. Экспериментальное значение ТКЛР образцов, спеченных при температуре ниже температуры инконгруэнтного плавления кордиерита, составляет 0,16—0,78•10–6, К–1. Добавка 30 мас. % кордиерита к титанату алюминия формирует после обжига материал с ТКЛР 0,4•10–6, К–1 и с пределом прочности при изгибе 30 ± 2 МПа, в 2 раза превышающим прочность спеченного титаната алюминия.Ключевые слова: титанат алюминия, кордиерит, спекание, предел прочности при изгибе, коэффициент температурного расширения, термостойкость, диаграмма плавкости.
Д-р техн. наук Л.Н. Чухломина, К.А. Болгару, А.Н. Аврамчик
Исследована возможность получения композиционного керамического материала на основе β -сиалона методом СВС с использованием в качестве сырья ферросиликоалюминия. Выполнен термодинамический расчет адиабатических температур и равновесного состава продуктов в системе Fe—Al—Si—N. Изучено влияние добавки глинозема (α -Al2O3) на синтез сиалона. Показана перспективность полученного СВС композита состава Fe—Si3Al3O3N5 в процессах каталитической деградации органических токсикантов. Ключевые слова:самораспространяющийся высокотемпературный синтез, ферросплавы,нитрид кремния, β-сиалон, термодинамический анализ.
Д-р техн. наук П.М. Плетнев1, Д.С. Тюлькин 2
1 ГОУВПО «Сибирский государственный институт путей сообщения», г. Новосибирск, Россия
2 Холдинговая компания ОАО «НЭВЗ-Союз», Новосибирск, Россия
Показано, что структура импортных огнеупоров, применяемых при синтезе и обжиге алюмооксидных керамических изделий, представлена полифракционной армирующей матрицей (плавленый муллит или корунд) и связующим веществом корундомуллитового состава. Приведены результаты исследования экспериментальных составов огнеупоров с использованием в качестве армирующей матрицы — муллитовой фракции боя импортного огнеупора и связующего вещества, получаемого при обжиге отечественного каолина и глинозема. Ключевые слова:огнеупор, муллит, корунд, армирующая связка, каолин, глинозем.
Канд. техн. наук В.Б. Кульметьева, д-р техн. наук С.Е. Порозова
ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», г. Пермь, Россия
Изучены особенности получения композиционного керамического материала на основе нанодисперсного порошка ZrO2 методом реакционного спекания. Методом термического анализа показано, что увеличение дисперсности алюминия оказывает значительное влияние на процесс его окисления во время реакционного спекания, повышая степень окисления и снижая температуру фазового перехода. Получен композиционный материал на основе оксида циркония при добавлении 15 мас. % алюминия, твердость и трещиностойкость которого составили 9,5 ± 1,1 ГПа и 10,3 ± 1,4 МПа•м1/2 соответственно.Ключевые слова:нанопорошок, диоксид циркония, алюминий, композиционный материал,реакционное спекание.
Канд. физ.-мат. наук Г.Я. Акимов, А.А. Новохацкая, канд. физ.-мат. наук Ю.Ф. Ревенко,С.Ю. Прилипко, А.В. Жебель
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины,г. Донецк, Украина
В работе представлены результаты исследования влияния сверхстехиометрического марганца на формирование внутренней структуры зерна керамики (La0,65Sr0,35)1 – xMn1 + xO3 ± Δ и ее связь с величиной колоссального магнитосопротивления (КМС). Установлено, что спекание при 1500 °С приводит к возникновению внутренней наноразмерной слоистой структуры зерен керамики. Показано, что с увеличением содержания избыточного Mn от 0,1 до 0,2 толщина слоев и значение КМС растут от 180 до 290 нм и от 4,77 до 7,78 % соответственно.Ключевые слова: манганит лантана, спекание, керамика, структура, слои, колоссальное магнитосопротивление.
В.В. Смирнова, А.П. Ильин, О.Б. Назаренко
ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»,г. Томск, Россия
Изучена термическая устойчивость различных соединений на поверхности диоксида титана, сформированных при обработке в среде различных электролитов. Согласно результатам дифференциального термического анализа при температуре от 20 до 60 °С с поверхности диоксида титана удаляется слабосвязанная адсорбированная вода, а при более высокой температуре после обработки поверхности ультразвуком и постоянным электрическим полем в дистиллированной воде и растворах щелочи и кислоты десорбируется химически связанная вода. Особенностью соединений на поверхности диоксида титана, обработанного ультразвуком и постоянным электрическим полем в растворе хлорида натрия, является образование и стабилизация до 700 °С кислот титана (температура разложения 700—900 °С).Обработка поверхности в среде различных электролитов и нагрев до 900 °С позволяет получить чистую поверхность диоксида титана (незагрязненную примесями тяжелых металлов), что дает возможность применять его при изготовлении различных керамических изделий. Ключевые слова:диоксид титана, ультразвук, электрическое поле, поверхность, функциональные группы, термическая устойчивость, сорбционная активность.
Ожелезненный доломит металлургический (известково-магнезиальный флюс) применяется в сталеплавильных агрегатах в качестве гарнисажеобразующего материала при конвертерной выплавке стали. Фактически единственным крупным производителем ожелезненного доломита в России является ОАО «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод» (МЦОЗ), а потребителем его продукции — ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Целью настоящей работы являлось изучение возможности повышения эффективности производства ожелезненного доломита на МЦОЗе за счет введения в сырьевой шлам фторсодержащего минерализатора — боя электродного.
Канд. техн. наук И.Л. Шкарупа, д-р техн. наук В.В. Викулин, Д.А. Рогов
Открытое акционерное общество «Обнинское научное производственное предприятие —«Технология», г. Обнинск, Россия
Методом конечно-элементного моделирования исследовано термонапряженное состояние различных конструкций керамических крышек из нитрида кремния и оксида алюминия для применения в гибридных стеклоплавильных аппаратах (СПА). Ключевые слова:термопрочностной расчет, керамика, получение стекловолокна.
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Канд. техн. наук В.В. Саранцев, д-р физ.-мат. наук Б.Б. Хина*,канд. техн. наук Е.С. Какошко, д-р техн. наук О.П. Реут
Белорусский национальный технический университет, г. Минск, Беларусь
*Физико-технический институт Национальной Академии наук Беларуси (ФТИ НАНБ), г. Минск, Беларусь
Представлены результаты исследования по определению возможности использования шунгитовой породы для получения огнеупорных и тугоплавких материалов на основе системы Al—SiO2—C методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).Установлено, что наличие в порошковой смеси 70 % шунгита Зажогинского месторождения и не менее 30 % порошка алюминия обусловливает образование в данной системе корунда и карбида кремния при СВС, что придает полученным материалам комплекс высоких физико-химических и механических свойств. Синтезированный композиционный СВС-материал может быть использован в различных областях (металлургической и химической промышленности, энергетическом машиностроении, строительной индустрии, нефтепереработке и др.) в качестве конструкционного материала при создании изделий, работающих при высоких температурах и в агрессивных средах, для футеровки высокотемпературных печей и индукторов. Ключевые слова:СВС, система Al—SiO2—C.
Д-р хим. наук Е.Г. Аввакумов1, д-р геол.-мин. наук Г.Г. Лепезин2, Д.В. Горбачев3, О.Б. Винокурова1
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск, Россия
2Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск, Россия
Установлено, что механическая активация смесей минералов силлиманитовой группы с тальком и добавками кварца в измельчительно-активирующих аппаратах периодического и проточного действия обеспечивает существенное ускорение их взаимодействия с образованием кордиерита при последующей их высокотемпературной обработке. Показано, что выход кордиерита зависит от природы минерала: в смеси с силлиманитом он значительно выше, чем с андалузитом и кианитом, в то время как скорость муллитизации этих минералов имеет противоположный характер. Сделан вывод, что образование муллита под влиянием термической обработки не является лимитирующей стадией синтеза кордиерита. Показано, что скорость взаимодействия определяется различием кислотно-основных свойств указанных минералов, которые зависят от координационного окружения катионов алюминия, различного для каждой из модификаций. Ключевые слова:кордиерит, синтез, минералы группы силлиманита, тальк, кварц, механическая активация, термическая обработка.
Статья посвящена механизму износа огнеупорных плит шиберного затвора при литье сталей, обработанных кальцием. Рассмотрены два вида плит — универсальные корундоуглеродистые и специальные из двуокиси циркония для особо тяжелых условий работы. Механизм износа плит заключается в химической коррозии, которая разрушает микроструктуру и снижает огнеупорность материала, а также в механическом износе при протекании стали через плиты. Для верхней и нижней плит рассмотрены разные механизмы износа, учтено влияние восстановительной атмосферы (паров кальция) на верхнюю плиту и больших касательных сил на нижнюю. Для безопасного и эффективного литья сталей, обработанных кальцием, выбор оптимальных огнеупоров для шиберных плит является существенным. Выбор таких материалов может основываться на результатах, приведенных в данной статье. Рекомендуется проведение промышленных испытаний для нахождения наиболее эффективного варианта.
A.K. Samanta*, S. Satpathy, S. Ganguli, J. Goswami, S. Adak
TRL Krosaki Refractories Limited, Belpahar, Odisha, India
Алюминатнокальциевый цемент является одним из основных компонентов при создании цементных огнеупорных бетонов. Различные свойства бетонов зависят не только от количества и качества цемента, но и от других компонентов системы. Подходящий зерновой состав обеспечивает оптимальную плотность упаковки частиц, что снижает водопотребность и повышает объемную плотность бетона. С помощью выбора подходящего дефлокулянта можно улучшить растекаемость и снизить водопотребность. Повышение прочности огнеупорных бетонов происходит благодаря процессу гидратации связки, начинающемуся после схватывания. Однако связка оказывает негативное влияние на термомеханические свойства бетона при высокой температуре из-за образования низкотемпературной эвтектики в присутствии других компонентов и примесей. Поэтому использование качественного связующего и других компонентов, таких как кальцинированный глинозем и микрокремнезем, очень важно для повышения высокотемпературных механических свойств огнеупорных бетонов. В статье показано, что в низкоцементных бетонах повышение содержания алюмината кальция увеличивает предел прочности при сжатии (ППС), но уменьшает высокотемпературные свойства (предел прочности при растяжении (ППР) и температура начала деформации под нагрузкой (ТНД)). С другой стороны, высокотемпературные свойства можно улучшить с помощью исходных материалов, переходящих в фазы с высокой огнеупорностью. Одним из таких материалов является андалузит, который распадается на муллит, фазу с постоянным объемом, которая имеет высокий ППР и другие свойства. Андалузит улучшает не только высокотемпературные свойства огнеупорных бетонов, но и дает увеличение объема из-за наличия муллита. Вторичный муллит, активный глинозем, микрокремнезем и кристобалит присутствуют в матрице при распаде андалузита. В данной работе для исследования был изготовлен низкоцементный огнеупорный бетон, содержащий 70 % Al2O3 с различным содержанием цемента на основе алюмината кальция, постоянным содержанием микрокремнезема и активного глинозема. Для изменения суммарного содержания тонкой фракции изменялось количество андалузита.Для всех составов были измерены следующие свойства: водопотребность, потеря подвижности, начальное время схватывания, средняя пористость (СП), объемная плотность (ОП) и ППС. Усадка была измерена после обжига при различных температурах и выдержке с фиксированным временем. Термостойкость высушенных образцов была измерена при 1300 °С с водными теплосменами. Был измерен предел прочности при растяжении в нагретом состоянии предварительно обожженных образцов и также его зависимость от времени выдержки. Стоит отметить, что ППР уменьшается после обжига при 1400 °С в течение первых 5 ч, а затем начинает увеличиваться у образцов, содержащих 2 и 3 % алюмината кальция. Однако у образцов, содержащих более 3 % цемента на основе алюмината кальция, ППР постоянно уменьшался. Это произошло из-за образования различных легкоплавких фаз из CaO, SiO2 и других примесей, которые преобладали при формировании муллита из андалузита. При содержании цемента <2 % повышение содержания микрокремнезема не оказало негативного влияния на свойства. ТНД некоторых образцов была измерена после обжига при 1500 °С.С помощью метода рентгеновской дифракции были идентифицированы различные фазы, образовавшиеся после обжига. Для изучения ППР и ТНД различных образцов использовался микроструктурный анализ.
В статье рассматривается растворение шлака в периклазоуглеродистой футеровке электродуговых печей в зависимости от различной степени его насыщения оксидом магния. Номинальный химический состав шлака электродуговой печи местного производства следующий: CaO = 36,28 %, SiO2 = 16,26 %, Al2O3 = 9,82 %, Fe2O3(t) = 26,43 %, MnO = 6,73 %, MgO = 3,33 % с минимальным содержанием Cr2O3, TiO2, P2O5 и S. В настоящей статье рассматривается синтетический шлак с измененным содержанием MgO. Содержание оксида магния в шлаке постепенно увеличивалось вплоть до точки насыщения при 1600 °С согласно изотермической диаграмме растворимости. Исследование шлаковой коррозии изделий из MgO—C проводилось с помощью стандартных чашечных испытаний в различных окислительно-восстановительных атмосферах. В ходе экспериментов изучалось изменение хим. состава шлака, а также микроструктуры огнеупорных изделий с помощью методов электронной микроскопии, спектрального и рентгеновского анализа.
M. Labadie1, J. Mirabelli1, A. Rapetto1, R.P. de Oliveira2, R. Venica2, A. Farrando2, N. Bellandi2,
S. Camelli3, M.L. Dignani3
1TerniumSiderar, San Nicolas, Argentina
2MagnesitaRefractarios SA, San Nicolas, Argentina
InstitutoArgentino de Siderurgia, San Nicolas, Argentina
Компаниями Ternium Siderar и Magnesita Refractarios SA создана новая технология изготовления огнеупорных изделий для футеровки сталеразливочных ковшей. Потребность в разработке новых периклазошпинельных изделий с добавлением графита возникла в связи c дефицитом алюминиевых исходных материалов и возросшим спросом на высококачественную сталь. Основным компонентом в этих изделиях является спеченный периклаз MgO, матрица имеет сбалансированное содержание антиоксидантов, корунда и мелкой фракции оксида магния. Такой материал имеет хорошие свойства — улучшенную пористость, превосходные тепловую и коррозионную стойкость. В статье приведены результаты исследований корродированных образцов новых материалов с помощью оптической, электронной микроскопии и рентгеновского спектрографа с целью определения изменений в их микроструктуре.
T. Tonnesen, B. Schickle, R. Telle
RWTH Aachen University, Institute of Mineral Engineering (GHI), Aachen, Germany
Теплопроводность и температуропроводность играют важную роль в работоспособности теплоизоляционных материалов, используемых в печах, конвертерах и других агрегатах. Низкие значения теплопроводности и температуропроводности обеспечивают минимальные потери тепла. Теплоизоляционные волокна, материалы на основе силикатов кальция и силикатные изделия используются во многих отраслях промышленности и обладают хорошими теплоизоляционными свойствами. Для описания тепловых свойств изоляционных материалов необходимо уметь оценивать влияние их свойств на теплопроводность. Измерение теплопроводности огнеупорных материалов проводится обычно методом эталонной пластины или проволочным методом (тепломером). Для изоляционных материалов часто используется первый метод. Источником неопределенности в этом методе является неизвестное контактное термическое сопротивление между прибором измерения и образцом. В данной статье представлены результаты использования динамического проволочного метода для определения эффективной теплопроводности теплоизоляционных материалов. В статье обсуждаются изменения микроструктуры, теплового барьера и плотности материалов в зависимости от значений коэффициента теплопроводности. Также исследуется неопределенность метода и его погрешности для определения теплопроводности изоляционных анизотропных материалов.
J. Schnieder*, R. Telle, T. Tonnesen
Institute of Mineral Engineering, RWTH Aachen, Germany
В последнее время одним из основных объектов исследования являются огнеупорные бетоны с применением связующих без алюминатнокальциевого цемента. Наряду с коллоидным кремнеземом глиноземные золи показали интересные результаты в качестве связующего. В данной статье представлены результаты исследований глиноземных золей и разнообразных добавок. Сначала сравнивались цементные огнеупорные бетоны и бетоны на золь-гель связующем для выяснения механизма его действия. Затем исследовалось влияние добавок из BaSO4 и SiO2 и их влияние на термомеханические свойства бетонов.
