Камнелитейное производство

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ка́менное литьё или Петрургия (от др.-греч. pétros — камень и др.-греч. érgon — работа) — производство материалов и изделий (каменного литья) из расплавов горных пород (таких, как базальт и диабаз) методом литья на промышленных предприятиях[1]

Иногда в качестве сырья для литья и прессовки используются некоторые виды шлака, золы из промышленных отходов.

История[править | править код]

Одно из первых производств по каменному литью было организовано во Франции.

В 1902 году в России лабораторные работы по подготовки промышленной технологии начал Ф. Ю. Левинсон-Лессинг.

Петрургия[править | править код]

Природные вулканические капли базальта

Изделия из каменного литья используются в промышленности (в частности добывающей и металлургической, угольной и др.).

Каменное литье получают в электродуговых или газовых печах. Процесс плавки каменного литья аналогичен плавке металла, температура плавления близкая. Для получения плотной структуры, камнелитые изделия проходят отжиг при плавном снижении температуры от 800°С до 200°С. Поэтому производство каменного литья является более энергоемким процессом чем, например, производство стали.

Основные физико-механические свойства каменного литья приведены в таблице № 1, а данные по стойкости в агрессивных средах — в таблице 2.

Есть два основных типа каменного литья — износостойкое и термостойкое, У термостойкого литья чуть ниже физико-механические свойства, но оно может работать при температурах до 800°С (износостойкое — при температурах до 200°С).

Основные современные центры производства:

Физико-механические свойства каменного литья[источник не указан 258 дней]:

Показатель Износостойкое каменное литье Термостойкое каменное литье Серый чугун Огнеупорный бетон
Объемная масса, кг/м³ 2900-3000 2800-2900 7200 1990
Водопоглощение, % 0,13 0,70 -- 10,1
Предел прочности при сжатии, Мпа 250-500 100-260 500 44,4
Предел прочности при изгибе, МПа 30-50 10-30 280 3,6
Ударная вязкость, кДж/м² 1,25 1,06 3 1,2
Модуль упругости, Мпа 100630 43700 120000 18000
Теплопроводность,Вт/(м-0С), при 200°С 1,52 1,07 51 0,83
Удельная теплоемкость, кДж/ (кг-0С) при 200°С 0,77 0,67 0,46 0,79
Температурный коэффициент линейного расширения, ?-10 83,0 60,0 132 21
Коэффициент истираемости, кг/м² 1,0 1,4 -- --

Стойкость каменного литья в кислотах и щелочах[источник не указан 258 дней]:

Наименование кислоты Износостойкое каменное литье Термостойкое каменное литье
H2SO4(конц.) 97 92
HCl(конц.) 90 80
HCl(р-р 20 %) 94 не иссл.
CH3COOH(конц.) 97 не иссл.
HNO3(р-р 56 %) 95 не иссл.
H3PO4(р-р 85 %) 95 не иссл.
HF(р-р 45 %) 40 не иссл.
NaOH(р-р 20 %) 95 не иссл.
NaOH(р-р 20 %) 87 не иссл.
KON(р-р 20 %) 98 не иссл.
KON(р-р 40 %) 95 не иссл.
KON(р-р 50 %) 85 не иссл.

Основные свойства каменного литья[править | править код]

  1. Высокая стойкость к абразивному износу. Так как каменное литье имеет 7-ю — 8-ю группу твердости по шкале Мооса (т.е фактически уступает по этому показателю только алмазу и корунду) то его износостойкость значительно превышает все стали, включая марганцовистую, чугуны (в том числе ИЧХ), резины, пластмассы и все остальное.
  2. Высокая химическая стойкость к большинству промышленно применяемых кислот и щелочей, за исключением плавиковой кислоты.
  3. Механические свойства ниже, чем у стали и чугуна, однако достаточны для того, чтобы каменное литье работало в качестве несущего материала и качественно выполняло свои защитные функции.
  4. 4. Низкая теплопроводность и низкий коэффициент линейного расширения. Придает определённые теплоизоляционные свойства.
  5. Плотность каменного литья 2,8-2,9 г\см3, то есть в 2,7 раза меньше, чем у стали, то есть чтобы зафутеровать одну и ту же площадь, каменного литья нужно в 2,7 меньше по весу, чем, например, стали. То есть в дополнение к техническим свойствам каменного литья добавляется экономическая целесообразность его применения.
  6. Есть также ряд специальных свойств: это низкое водонасыщение, электроизоляционные свойства, а также то, что каменное литье не подвержено старению (то есть его свойства со временем не изменяются) и не образует радиоактивной пыли при взаимодействии с радиоактивными веществами

Термостойкое литье по своим характеристикам может выдерживать до 800°С не менее 40 циклов нагрев — охлаждение (а фактически по производственным данным эта цифра в 3-4 раза больше). Это выгодно отличает термостойкое каменное литье от большинства огнеупорных материалов. Обладая вышеперечисленными свойствами, каменное литье нашло широкое применение в промышленности. А именно:

  • Трубы и отводы для изготовления и футеровки пульпо-, шламо-, золопроводов диаметром до 1220 мм. Срок службы таких трубопроводов, зафутерованных изнутри каменным литьем, увеличивается в 5-7 раз. В таблице приведены сравнительные данные стойкости между металлическими трубами и трубами, футерованными каменным литьем[источник не указан 258 дней].
Вид производства, характеристика породы Срок службы металл. трубы Срок службы футеров. трубы
Железные руды и их шламы 1-2,5 лет не менее 10 лет
Кварцевые пески до 2 лет не менее 7 лет
Медно-цинковые соединения до 2 лет не менее 8 лет
Золы ТЭЦ 1-2 года 20-25 лет

Труба футерованная каменным литьем — металлическая труба в которую вставлены камнелитые патрубки длиной 1 метр. Стыки между патрубками замазываются специальной замазкой, наполнителем которой является кислотоупорный порошок — размол каменного литья.

  • Трубы и отводы для пневмопроводов подачи сыпучих материалов. В местах, где идет пневмоподача сыпучих материалов (которые обычно очень абразивные и подаются на больших скоростях), каменное литье надежно защищает основную трубу (или отвод) от износа, соответственно трубопровод надежно работает без свищей и аварий.

Такие трубы используют не только заводы по производству цемента, нерудных материалов, стекольные заводы, предприятия стройиндустрии, но и добывающие и металлургические комбинаты.

  • Камнелитые желоба используются для гидросмыва золы, окалины, шлаков, в основном внутри помещений. Их используют угольные ТЭЦ, металлургические комбинаты, обогатительные фабрики.
  • Плитка из каменного литья. В основном применяется для футеровки бункеров, течек, газоходов, очистителей, каналов, также используется для выкладки желобов, полов, футеровки различного оборудования.

Укладывается на специальный раствор или специальный клей, щели промазываются кислотоупорной замазкой.

  • Эффективно применение камнелитых мультициклонов в системах газоочистки агломерационных фабрик.
  • Термостойкое каменное литье используется в основном для футеровки рамп коксохимического производства. Оно создаётся из специального расплава на основе доломита. Выдерживает более 50 термоциклов. Базальтовое литье не выдерживает и одного.

Литература[править | править код]

  • Обручев В. В. Библиография по каменному литью // Минеральное сырьё. 1933. № 10. С. 76-78.
  • Обручев В. В. Свойства каменного литья // Новости техники. 1932. № 10. С. 186.
  • Гинзберг А., Обручев В. В., Осипов М., Семёнов Ф. Первая электропечь для плавки диабаза должно положить начало мощной ленинградской петрургии // Техника. 1933. № 37 (184). 21 апр.
  • Обручев В. В. Применение изделий из каменного литья // Минерал. сырьё. 1933. № 10. С. 67-68.
  • Обручев В. В. Новый путь использования камня // Наука и техника. 1933. № 22.
  • Обручев В. В. Каменное литьё // Вестник знания. 1934. № 5. С. 316—317.
  • Пеликан А. Плавленые камни // Производство и использование в промышленности. М.: 1959.
  • Липовский И. Е. Камнелитейное производство. М.: 1965.
  • Липовский И. Е., Дорофеев В. А. Основы петрургии. М.: «Металлургия», 1972. 319 с.
  • Новое в технологии каменного литья: Сб. науч. тр. М., 1981.
  • Базальтовая вата: история и современность. Пермь: ИИЕТ РАН, 2003. 124 с.
  • Печенкин И. Г. Начала отечественной петрургии // Базальтовые технологии. 2013. № 3. С. 16-25.

Примечания[править | править код]

  1. Обручев В. В. Каменное литьё // Вестник знания. 1934. № 5. С. 316—317.

Ссылки[править | править код]