Шлакоситаллы

Шлакоситаллы представляют собой стеклокристаллический материал, получаемый при кристаллизации стекол, изготовленных на основе доменных шлаков. Эффективность  применения шлакоситаллов в химической и коксохимической промышленности обусловливается его высокой химической стойкостью и прочностью.

Шлакоситалл — это стеклокристаллический материал, получаемый путем управляемой гетерогенной кристаллизации стекла, сваренного на основе металлургического шлака, кварцевого песка и некоторых добавок и характеризуемый мелкозернистой кристаллической структурой. Листовой шлакоситалл производят белого и серого цветов с гладкой или рифленой поверхностью. При необходимости поверхность шлакоситалла шлифуют, полируют и фрезеруют. Шлакоситалловые листы можно окрашивать в различные цвета путем нанесения на их поверхность керамических глазурей.

Шлакоситалл обладает высокой химической стойкостью, износостоек, водонепроницаем, отличается повышенной механической прочностью и твердостью по сравнению со стеклом и каменным литьем. Физико-механические свойства шлакоситалла характеризуются следующими данными: плотность — 600…2700 кг/м³, прочность при изгибе — 65…110 МПа, прочность на сжатии — 250…550 МПа, удельная ударная вязкость — 0,3…0,35 МПа · см, потеря в массе при истирании — 0,03…0,06 г/см², термостойкость образца размером 30×30×4 мм—100..150 °С, кислотостойкость в 96 %-ной H2SO4 — 99,1…99,9% и щелочестойкость в 35%-ной NaOH — 80…85%.
Производство листового шлакоситалла отличается высокой степенью механизации и автоматизации. Шихту для белого шлакоситалла приготовляют на обычном оборудовании стекольного производства. Стекло для шлакоситалла варится в ванной печи непрерывного действия. Изготовление листового шлакоситалла осуществляется на непрерывно действующей поточно-механизированной линии.

Сваренная масса подается на формование в прокатную машину, рассчитанную на получение непрерывной ленты шириной 1,6 м, толщиной 7…10 мм, Отформованная лента стекла подвергается теплообработке в печи-кристаллизаторе непрерывного действия с газовым обогревом, в результате чего стекло превращается в мелкозернистый стекло-кристаллический материал. На открытой части рольганга печи-кристаллизатора производится поперечный и продольный автоматический раскрой ленты на изделия заданных размеров.

Шлакокристаллы могут быть получены любого цвета, а по долговечности они конкурируют с базальтами и гранитами. Сочетание физических и механических свойств шлакоситаллов обусловливает возможность их широкого использования в строительстве: для полов промышленных и гражданских зданий, декоративной и защитной облицовки наружных и внутренних стен, перегородок, цоколей, футеровки строительных конструкций, подверженных химической агрессии или абразивному износу, кровельных покрытий отапливаемых и неотапливаемых промышленных зданий, облицовки слоистых панелей навесных стен зданий повышенной этажности.

Экономический эффект использования изделий из шлакоситаллов обусловливает дальнейшее расширение номенклатуры изделий. Все более широкое развитие получает производство пеношлакоситаллов, обладающих малой плотностью 300…600 кг/м³, прочностью при сжатии до 14 МПа,теплопроводностью 0,08…0,16 Вт/(м·°С) и рабочей температурой до 750 °С.

Ситаллопласты представляют собой материалы, получаемые на базе пластических масс (фторопластов) и ситаллов. Ситаллопласты обладают высокой износоустойчивостью и химической стойкостью. Они находят применение в качестве антифрикционных и конструктивных материалов, а также могут использоваться в промышленности, где ни ситаллы, ни пластмассы, отдельно взятые, не удовлетворяют требованиям высокой пластичности, износоустойчивости и химической стойкости. Для изготовления ситаллопластов ситаллы измельчают до получения порошка заданного гранулометрического состава. Дальнейший процесс не отличается от технологии изготовления пластмасс, разница лишь та, что с добавкой ситалла усадка пластмассы будет меньше.

Высокая химическая стойкость и прочность обусловливают эффективность применения шлакоситалла в химической и коксохимической промышленности для футеровки аппаратуры, газоходов,емкостей для кислоти в других случаях. благодаря большой прочности на истирание его используют для футеровки бункеров, желобов, лотков, течек а также для облицовки наклонных эстакад и других сооружений.

В промышленных зданиях шлакоситаллы применяют для наружной и внутренней облицовки стен. облицовки перегородок и коллонустройства покрытий полов , особенно в зданиях с высокой влажностью и агрессивной средой. Шлакоситалл является долговечным и декоративным отделочным материалом. Приоритет в разработке и освоении промышленного производства шлакоситаллов принадлежит странам СНГ.

Для использования в строительстве выпускают листы и плиты из прокатного белого и черного (темно-серого) шлакоситалла а также цветные изделия получаемые путем нанесения на поверхность шлакоситалла силикатных красок. Краски наносят на предварительно разрезанные по заданным размерам листы или плиты шлакоситалла, после чего их подвергают термообработке.

Листы и плиты шлакоситалла, в том числе окрашенные керамическими красками, выпускают по ГОСТ 19246-82. Лицевая поверхность прокатных изделий может быть кованной или огненно-полированной, прессованных изделий -кованой или рифленой с высотой рифлей до 1 мм. Тыльная сторона прокатных изделий -кованная или рифленая, прессованных-рифленая.

Эксплуатационные свойства шлакоситаллов:

Ситаллы

〈 Понятие о получении ситаллов

Ситаллы получают методом вытягивания, выдувания, прокатки и прессования, добавляя к стеклянным расплавам специальные добавки (минерализующие катализаторы), улучшающие кристаллизацию.
Ситаллы получают путем направленной кристаллизации стекол или расплавов различных составов, протекающей во всем объеме отформованного изделия. Микроструктура ситаллов характеризуется наличием мелких кристаллов, равномерно распределенных в стекле. В большинстве случаев процесс кристаллизации доводится почти до конца, так что количество стеклофазы не превышает нескольких процентов. Средний размер кристаллов в ситаллах — 1 — 2 мкм, в то время как толщина прослойки из стекла не превышает десятых долей микрона. Отдельные кристаллы сами по себе обладают неодинаковыми свойствами в разных кристаллографических направлениях, однако благодаря их беспорядочной ориентации анизотропия в ситаллах отсутствует.

Для изготовления ситаллов используют те же исходные компоненты, что и для стекла, а также специальные добавки — катализаторы кристаллизации (соединения титана, лития, циркония и др.). Однако при производстве ситаллов предъявляются повышенные требования в отношении чистоты сырья и соблюдения установленного технологического режима.

Получение ситаллов включает следующие технологические операции. Шихта, содержащая катализатор, подвергается плавлению, при этом катализатор кристаллизации растворяется в расплавленном стекле. Из расплава формуется изделие теми же методами, что и при производстве стекла. Затем изделие охлаждается до температуры выделения микроскопических частиц катализатора, которая обычно на 50°С превышает температуру отжига стекла.

На этой стадии производится выдержка в течение 1 ч для образования максимального количества частиц катализатора. На следующей стадии термообработки изделие нагревают до температуры, соответствующей максимальной скорости образования и роста кристаллов ситалла и выдерживают при этой температуре до возможно более полного завершения кристаллизации. Наконец, ситалловое изделие охлаждают до комнатной температуры.Регулируя режимы термообработки, можно изменить степень кристаллизации, размеры кристаллов, что отражается на свойствах изделия.

〈 Свойства ситаллов и изделия из них

Ситаллы обладают благоприятным сочетанием многих важных свойств: высокой механической прочностью, влаго- и газонепроницаемостью, термостойкостью, высокой температурой размягчения, хорошими диэлектрическими свойствами, химической стойкостью.

Ситаллы выдерживают сравнение с рядом конструкционных материалов — легированными сталями, черными металлами, алюминием и превосходят по своим свойствам стекло.

Твердость некоторых ситаллов приближается к твердости закаленной стали и почти в 25 раз больше твердости шлифованного оконного стекла.По внешнему виду ситаллы могут быть темного, коричневого, серого, кремового, светлого цветов, глухие (непрозрачные) и прозрачные. Они обладают хорошими диэлектрическими свойствами и могут широко использоваться для производства различных электротермостойких изоляторов. На основе ситаллов получают различные клеи для склеивания металла, стекла, керамики. Они могут использоваться в виде конструктивного и отделочного материала в промышленном и гражданском строительстве.

Ситаллы обладают высокой стойкостью к действию сильных кислот (кроме плавиковой) и щелочей. Значительная механическая прочность, а также химическая стойкость способствуют применению ситалловых изделий в химической и нефтехимической промышленности. Термостойкость изделий из ситалла равна 200 — 700°С, а иногда достигает 1100°С.

Высокие термомеханические свойства предопределяют использование ситалловых изделий в специальных областях строительства. Они находят применение для изготовления деталей, сохраняющих стабильные размеры при изменениях температуры (например, фундаменты особо точных станков). Трубы из ситалла применяют для изготовления теплообменников.

Получены ситаллы, поглощающие медленные нейтроны, а также отличающиеся жаростойкостью и способностью герметически паяться со сталью. Эти ситаллы используют при изготовлении стержней в ядерных реакторах и для устройства биологической защиты.

В СССР разработан эффективный и экономически выгодный способ получения ситаллов из огненно-жидких металлургических шлаков. Для получения шлакоситаллов в расплавленный шлак вводят корректирующие добавки и добавки-катализаторы, ускоряющие кристаллизацию шлаков. В качестве кристаллизаторов используют чаще всего Ti02, P2O5, CaF2, сульфиды тяжелых металлов Fe и Мn в количестве 4 — 5%. При охлаждении огненно-жидкого шлака происходит выделение тонкодисперсных частичек катализатора, которые являются зародышами кристаллизации расплава. Отформованное из расплава изделие подвергают термообработке по определенному режиму.