ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 13
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 14
ВВЕДЕНИЕ 15
1. ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ ДИАТОМИТОВ 17
1.1 Месторождения диатомита 17
1.2Физико-химические свойства диатомитов 20
1.3Химический и минеральный состав диатомитов 22
1.4 Применение диатомитов в областях промышленности 23
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 27
2.1 Определениеводопоглощения, открытой и общей пористости и кажущейся плотности 27
2.2 Определение предела прочности при сжатии по ГОСТ 8462-85 28
2.3 Определения пластичности глин по методу Пфефферкорна-Хаазе 28
2.4 Определение числа пластичности по ГОСТ 21216-2014 30
2.5 Определение минерального состава диатомита по ГОСТ 21216-2014 31
2.6 Химический анализ диатомита 31
2.7 Определение тонкодисперсных фракций по ГОСТ 21216 - 2014 32
2.8 Определения крупнозернистых включений по ГОСТ 21216-2014 33
2.9 Определение формовочной влажности 33
2.10 Спекаемость диатомита по ГОСТ 21216-2014 33
2.11 Определение оптимальнойтермоподготовки гранул по ГОСТ 21216-2014 34
2.12 Определение кажущейся плотности термообработанных гранул 35
2.13 Определение объёма образцов до и после обжига 35
2.14 Определение коэффициента вспучивания 35
2.15 Определение насыпной плотности по ГОСТ 9758-2012 36
2.16 Определение прочности заполнителя при сдавливании в цилиндре 36
2.17 Определение разрушаемости термообработанных образцов 37
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ДИАТОМИТА ИЛЬИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ...39
3.1 Исследование свойств диатомита Ильинского месторождения 39
3.1.1Пластичность 39
3.1.2 Минеральный состав диатомита 40
3.1.3 Химический состав диатомита 45
3.1.4 Гранулометрический состав 45
3.1.5 Формовочная влажность 46
3.1.6Исследование свойств диатомита в зависимости от температуры термообработки ....49
3.1.7 Свойства брикетов в зависимости от различных параметров формования и
термообработки 54
3.1.8 Размолоспособность брикетов 57
3.2 Эффективность применения диатомитовой теплоизоляционной смеси при плавке алюминия в лабораторных условиях 65
3.2.1 Получение ТИС 65
3.2.2 Лабораторные испытания диатомитовой теплоизоляционной смеси 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 71
Необходимость применения теплоизолирующих смесей для ковшей машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) актуализировалась в начале 90-х гг, когда проводились испытания керамзита для засыпки зеркала металла в 300 т ковшах. В ряде случаев использовался просто сушенный доменный граншлак с его механизированным вводом по бункерной системе. Пытались применять перлито - графитные или зольно - графитные смеси, подобные применяемым в изложницах при сифонной разливке стали.
За последние 10 - 15 возросли требования к снижению загрязненности ответственного проката примесями легкоплавких цветных металлов. Во- первых, подплавляющаяся часть материала должна быстро и в достаточном количестве образовывать на поверхности расплава металла оксидную фазу, надежно предохраняющую металл от окислительного воздействия кислорода воздуха. Во-вторых, оставшаяся часть материала должна сохранять твердое сыпучее состояние в течение достаточно длительного периода времени и играть основную роль собственно изолятора, предотвращающего потерю тепловой энергии расплава на конвекцию и излучение. В-третьих, состав материала должен быть максимально инертным по отношению к футеровке ковша.
Теплоизолирующие смеси с низким содержанием углерода и кислые незначительно взаимодействуют с высокоосновными шлаками лишь при условии невысокой насыпной плотности засыпки до 0,3 т/м3. Для исключения эвтектического взаимодействия шлака с ТИС больше подходят высокоосновные ТИС. Они образуют вязкую спеченную прослойку, значительно снижающую риск вторичного газонасыщения в сталеразливочных ковшах.
Опыт использования 81С - содержащих отходов, боя футеровки
электролизеров, глинозем-содержащих брикетов не обеспечивали ни разжижения чугунозных шлаков, ни достаточно равномерного утепления зеркала металла в ковшах. Использование порошкообразных ТИС или зольно-рисовых материалов технологически неэффективно из-за развитых воздушных потоков и выноса материала смесей с поверхности шлака в ковшах.
Применение диатомита в качестве сырья для производства ТИС является выгодным с технико-экономической точки зрения: запасы диатомита огромны и легко доступны для добычи открытым способом, диатомит является хорошим природным теплоизолятором с нанопористой структурой.
Однако, диатомит имеет невысокую температуру огнеупорности, вследствие содержания в нем различных примесей. Путем корректирования состава и технологическими приемами возможно скорректировать составы и использовать смеси в качестве теплоизолирующих для утепления металла в ковше или других емкостях.
1. Изучены физико-химические свойства диатомита Ильинского месторождения. По химическому составу он содержит, % масс: SiO2 - 75,22; AI2O3 - 9,45; Fe2O3 - 4,00; CaO - 0,98; MgO - 1,16; R2O - 1,59; Дп^ - 7,01.
По минеральному составу диатомит представлен кварцем, монтмориллонитом, каолинитом и аморфной фазой. Аморфная часть представлена опаловой породой (SiO2 nH2O).
2. По гранулометрическому составу диатомит относится к среднедисперсному сырью, а по содержанию фракции менее 1 мкм (20,41 %)- к низкодисперсному сырью.
3. Пластичность исследуемого диатомита составляет 13. Число пластичности в соответствии с ГОСТ 21216-2014 равно 16, что позволяет отнести диатомит к среднепластичному сырью.
4. Исследовано влияние влажности, давления формования и температуры термообработки для получения брикетов. Установлено, что оптимальными параметрами для изготовления брикетов являются: влажность 20 %, давление формования 10 МПа и температура термообработки 1000 °С.
Готовые брикеты имели следующие свойства: пористость = 56,6 %, предел прочности = 21,3 МПа
5. Определена самоистираемость брикетов в барабанной мельнице. Наименее подвержены самоистиранию брикеты, полученные из диатомита с влажностью 20 %, сформованные под давлением 10 МПа и обожженные при 800 °С. Величина самоистирания составила 3,4 % за время 120 мин.
6. С использованием брикетов и на их основе разработана схема получения зернистой теплоизоляционной смеси фракции 1-3 мм и проведены лабораторные испытания.
Установлено, что скорость охлаждения металлического алюминия с использованием ТИС снижается с 250 град/мин до 20 град/мин, то есть более, чем в 10 раз.
