18) Матеріали та вироби з мінеральних розплавів

1. МАТЕРІАЛИ І ВИРОБИ НА ОСНОВІ СКЛЯНИХ РОЗПЛАВІВ

Велике поширення серед матеріалів, одержуваних з мінеральних розплавів, отримали матеріали та вироби з скляних розплавлених мас. Ці матеріали у вигляді скла з усіма його різновидами, а також у вигляді скляних виробів знайшли широке застосування в будівництві, архітектурі, санітарної техніки, харчової, хімічної та інших галузях промисловості.

Скло як будівельний матеріал має ряд позитивних технічних властивостей. Светопреломление віконного скла приймають рівним 1,5, світло-пропускаемость в залежності від довжини хвилі видимого спектру коливається від 0 до 97%.

За оптичними властивостями розрізняють скло прозоре, забарвлене, безбарвне і розсіює світло.

Листове скло

Листове віконне скло є найбільш поширеним видом плоского скла. Скло випускається товщиною від 2 до 6 мм, світло-пропускаемость його з залежності від товщини коливається від 90 до 85% і знижується з збільшенням товщини.

Для отримання прозорого скла застосовують чисті кварцові піски, які не містять забарвлюючих оксидів (окис заліза, оксид титану та ін). Листове скло отримують двома способами: шляхом вертикального або горизонтального витягування стрічки з в'язкою розплавленої скляної маси.

Технологічна схема виробництва будівельного скла (113) в основних рисах, така. Вихідні складові матеріали ретельно підготовляють - висушують і очищають пісок від сторонніх домішок, а також відокремлюють великі фракції щебеню або гравію, подрібнюють і сушать крейда та доломіт, розмелюють вугілля. Підготовлені матеріали направляють в витратні бункера, а з них - в дозувальне відділення, де дозують за масою і направляють в змішувач для приготування шихти. Підготовлена шихта розплавляється в спеціальних печах безперервної (ванні печі) або періодичного (горшкові печі) дії. Шихту варять при температурі 1100-1200" З і потім витримують при цій температурі до повного відділення всіх домішок, які збираються на поверхні розплаву у вигляді піни. У цей період відбувається і знебарвлення скла шляхом введення специалы вок, а також видалення бульбашок повітря і газу. Потім з рас ної маси за допомогою машин вертикального ( 114) або i тального типу витягають стрічку скла, яка проходить межками машини

Листове скло можна' отримати т. способом лиття з наступною npoicai Для цього скляну масу виливають гладку поверхню і прокочують валк ми з гладкою або візерунчастою поверхню!' Різновидами листового OKOHHOI скла є:

орнаментна, що отримується способом лиття; одна сторона скла гладка, а інша тиснена, візерункове;

з дротяною сіткою, що отримується способом лиття або прокатом; при розтріскуванні не дає осколків і володіє високою вогнестійкістю;

захисне, що отримується за спеціальною термічною обробкою (для підвищення міцності і пружності); призначене для скління автотранспорту;

«витрасил» - скло, що володіє здатністю розсіювати світло по всьому приміщенню; не чинить сліпучої дії і ке викликає стомлення зору; є також хорошим тепло - і звукоізолятором;

облицювальне, що застосовується для облицювання панелей стін житлових і громадських будівель; стійкий проти атмосферних впливів і гігієнічно; випускається прозорим і пофарбованим, з гладкою полірованою поверхнею з одного боку та з поверхнею, що має малюнок або орнамент з іншого сторони.

За кордоном виробляють будівельне скло нових видів, зменшують нагрів приміщень від сонячних променів. У США випускають сіре і блідо-блакитне теплопоглинальне скло, а також скло з звукопоглинальне проміжним шаром, що поглинає до 66% звуку. Широке поширення в США отримало скло, покрите тонкими окиснометаллическими плівками, що відображають до 30% і більше сонячних променів.

Вироби із скла

Профільне будівельне скло являє собою елементи швелерного і коробчатого перерізу, формовані на горизонтальних прокатних установках у вигляді нескінченної стрічки, яку потім розрізають на відрізки довжиною до 6000 мм Скло може бути безбарвним або забарвленим. Стеклодетали коробчатого перетину мають ширину ПО-250, висоту 50-55 і товщину 5-6 мм, а профільне скло швелерного перерізу - ширину 250-500, висоту полиці і 35-40 товщину 5-6 мм.

При виготовленні конструкцій з стеклодеталей між ними необхідно прокладати різні герметики - мастики або спеціально виготовлені профільовані деталі з губчастої гуми або синтетичних матеріалів.

Огорожі з профільного скла у вигляді засклених поверхонь дають м'який розсіює світло, світлопропускання їх знаходиться в межах від 40 до 70%. Стіна з коробчатих (в один ряд) або швелерного (у два ряду) стеклодеталей за своїми акустичними властивостями не поступається глухим міжкімнатних оштукатурених перегородок з цегли та інших матеріалів. Звукоізоляція таких конструкцій становить 23-31 дб, а коефіцієнт теплопередачі - 2,1-2,8 ккал/м2 • год • град, в той час як для вікон з подвійним склінням він дорівнює 2,8 - 4,5 ккал/м2 - ч-град. Межа міцності при вигині конструкції з профільного скла швелерного перерізу складає 175, а з коробчатого - 90 кГ/см2; вогнестійкість конструкції дорівнює 15-30 хв. Скло стійке проти дії концентрованих кислот, лугів і вологи.

Профільне скло використовується для світлопрозорих огорож і самонесучих стін в промисловому, цивільному і сільськогосподарському будівництві для влаштування внутрішніх перегородок і прозорих плоских покрівель в будівлях різних типів. Можна його застосовувати в вигляді великорозмірних панелей тільки з скла або в поєднанні з металевими, бетонними, цегляними і дерев'яними елементами будівель.

Скляні блоки (склоблоки) являють собою вироби, складаються з двох пресованих напівблоків, зварених по периметру. Внутрішня порожнину блоків заповнена розрідженим повітрям. Блоки виготовляють з різноманітною фактурою внутрішньої або зовнішньої поверхні. В залежності від профілю та розміру стінок блоку змінюється інтенсивність і спрямованість світлових променів, а також створюється рівномірне освітлення окремих ділянок та великих площ в будівлях. Світлопропускання склоблоків становить 35-40%.

У зв'язку з тим, що в зварених блоках всередині залишається розріджене повітря, значно зменшується їх коефіцієнт теплопровідності, який складає в середньому 0,4 ккал/м • год • град. Скляні блоки володіють також високими звукоізоляційними властивостями: звукоізолююча здатність складає 38-40 дб. Вони добре чинять опір дії високих температур: вогнестійкість вертикальних огороджень з блоків становить 2,4 ч. Скляні блоки виробляють двох видів - прямокутні і кутові. Прямокутні склоблоки виготовляють п'яти розмірів: від 194X194X98 (або 60) до 300Х300Х X 60 мм, а кутові - 194 X 209 X 98 мм

Склоблоки застосовуються для заповнення світлових отворів і влаштування зовнішніх і внутрішніх світлопрозорих огороджень в житлових будинках, навчальних, торгових, адміністративних і санітарно-лікувальних будівлях, промислових, сільськогосподарських і спортивних спорудах. Використовують їх для фасадів промислових будівель, освітлення сходових клітин цивільних будівель, різного роду складських приміщень і приміщень, що потребують верхнього світла, а також в архітектурно-декоративних цілях. Скляні блоки з успіхом застосовуються в цехах з агресивним середовищем і потребують доброго освітлення, а також у цехах, де характер виробництва вимагає створення постійних кліматичних умов.

Склопакети представляють собою два або кілька аркушів скла, герметично сполучених між собою по периметру. Між стеклами є порожнина, заповнена сухим повітрям. Склопакети виготовляють з віконного, вітринного, армованого, візерункового та інших стекол товщиною від 2 до 8 мм, площею до 5 м2; відстань між стеклами може бути від 15 до 20 мм. Склопакети витримують велике вітрове навантаження, ніж. окремі скла такої ж товщини. При склінні склопакетами спрощується конструкція віконних прорізів, збільшується світлова площа і знижуються тепловтрати: коефіцієнт теплопередачі склопакетів становить 2,4-2,8 ккал/м2 • год • град. Світло-пропускання в залежності від застосованого виду скла змінюється великих межах - від 30 до 80%. Склопакети володіють достатньою звукоізолююча здатність - від 21 до 31 дб.

Склопакети застосовуються для скління промислових, цивільних і громадських будівель.

Стемаліт являє собою листове скло різної фактури, покрите з одного боку глухими керамічними фарбами різних кольорів (жовтий, синій, червоний, сірий, чорний та ін) Стемаліт виготовляється з неполірованого вітринного або прокатного скла товщиною 6-12 мм, площею до 3 м2. Питома вага стемалита 2,45 - 2,5 г/см3, межа міцності при стисненні 80, а при вигині 25 кГ/мм2. Матеріал відрізняється високою стійкість проти атмосферних впливів, постійністю кольору, міцністю, термічною стійкістю.

Стемаліт призначений для зовнішнього і внутрішнього облицювання будівель; використовується також для виготовлення багатошарових навісних панелей.

Дверні полотна зі скла. Дверні полотна виготовляються з чистового скла, підданого спеціальної термічної обробці (закалка). Випускаються з полірованого, візерункового та сирого прокатного скла, безбарвного або забарвленого, товщиною 9-12 мм, розміром до

2600X1040 мм. Відрізняються великою міцністю: витримують удар сталевої кулі вагою 800 г, вільно падає з висоти 2,5 м; пресправ міцності при стисненні 80-90, а при вигині 23-27 кГ/мм2, об'ємна вага 2,45-2,47 г/см3. .

Вітринне скло виготовляють з полірованого і неполірованого скла товщиною 6-12 мм, площею полотен від 4 до 12 м2. Скло характеризується високою межею міцності при стисненні - до 120 кГ/мм2, може бути плоским або гнутим. Застосовують вітринне скло для скління внутрішніх і зовнішніх вітрин і отворів в магазинах, ресторанах, клубах, кінотеатрах, виставкових залах, вокзалах, аеропортах і т. д.

Скляні килимово-візерункові плитки одержують у формі квадратів з непрозорого пресованого або прокатного скла різного кольору з глянцевою або матовою поверхнею. Розміри плиток 18X18X4, 22X22X4 і 23x23X4 мм. Плитка характеризується високою довговічністю і постійністю кольори. Застосування її дозволяє забезпечити обробку індустріальну залізобетонних панелей. Використовується для зовнішнього облицювання стінових панелей і внутрішньої обробки приміщень.

Скляні труби отримали широке поширення в харчової, фармацевтичної, хімічної та інших галузях промисловості для видалення або транспортування агресивних рідин. Трубопроводи зі скла прозорі, гігієнічні і мають гладку поверхню, що уменьшает'опір переміщуються в них рідин. Скляні труби ВИГОТОВЛЯЮТЬ способами вертикального або горизонтального витягування і відцентровим. З'єднують скляні труби з допомогою сполучних і ущільнюючих пристроїв - муфт, гумових манжет з затяжкою металевими поясами. Корозійностійкі труби випускаються діаметром 15-65 і завдовжки 100-3000 мм для рідин з температурою до 120° С і тиском 3 атм.

Стеклобетонные конструкції в залежності від несучої здатності, світло - і звукоізоляції, а також інших властивостей поділяються на стінові, конструкції перекриттів і конструкції склепінь і куполів. Несправжньою частиною є залізобетонний каркас, а скляні блоки занурють у світловий простір каркаса. Конструкції можна успішно використовувати для виробничих і культурно-побутових приміщень,вокзалів, виставкових павільйонів. Стінові конструкції (панелі, блоки та ін) володіють необхідними тепло - і звукоізоляційними властивами, добре освітлюють приміщення, гігієнічні, не потребують в спесоціальної обробці. .

2. МАТЕРІАЛИ ТА ВИРОБИ З КАМ'ЯНОГО РОЗПЛАВУ

Матеріали з кам'яного распдава володіють високими міцністю, зносостійкістю і стійкістю до хімічно агресивних середовищах. Це дозволяє застосовувати вироби для облицювання технологічних апаратів і вузлів, працюючих в найбільш важких умовах, замінюючи дорогі інші матеріали, зокрема метали.

Сировиною для отримання кам'яного лиття служать гірські породи магматичного походження, переважно базальти і діабази, які мають зниженою в'язкістю в розплавах. За своїм хімічним складом базальти більш постійні, а кам'яне литво з них володіє високою хімічною стійкістю і міцністю на стирання. Температура плавлення базальту 1100-1450° С. Розплав володіє хорошими ливарними якостями і кристалізується протягом 5-15 хв. В якості сировини для отримання світлого кам'яного лиття використовується кварцовий пісок в кількості 45%, доломіт 34%, крейда чи мармур 21%. Крім основних матеріалів в шихту для зниження температури плавлення додається плавиковий шпат в кількості 3%, а для відбілювання розплаву - 0,8% окису цинку. Перед завантаженням у піч сировинні матеріали подрібнюють, просіюють дозують в заданому співвідношенні.

Для плавки шихти використовують шахтні, ванні, обертові і електричні печі. Найбільш поширені ванні печі, що працюють на шихті з невеликою кількістю подрібнених матеріалів. Плавка базальту в ваннных печах. проводиться при температурі 1450° С. Готовий розплав з ванни стікає в розливний копильник, де охолоджується до температури 1250° С. Охолодження розплаву перед розливанням сприятливо позначається на структурі відливались виробів і зменшує кількість усадочних дефектів (тріщин, раковин).

Для розливу розплаву застосовують форми (кокілі) з чавуну або жаротривкої сталі (постійні форми), з силікатних матеріалів (тимчасові форми) і земляні (одноразові форми). Для зменшення внутрішніх напружень, виникають при охолодженні, виливки піддають кристалізації і відпалу. Ступінь кристалізації розплаву змінюється в залежності від властивостей розплаву і розмірів виробів. Кристалізацію і відпал проводять в спеціальних печах (муфельних, тунельних, камерних) при температурі 800-900° С, потім .изделия, переміщують у зону відпалу, а звідти на склад готової продукції.

Вироби з кам'яного литва знаходять широке застосування в вугільної, гірничо-збагачувальної та металургійній промисловості для футерування бункерів, тічок, корпусів флотаційних машин і т. д.

Плитки з кам'яного лиття з успіхом замінюють метал; їх використовують для підлог у цехах з агресивними середовищами і для футеровки апаратів, схильних сильному истирающим впливу. Вироби з кам'яного лиття застосовуються на хімічних заводах в якості футеровки травильних ванн, різноманітних відстійників та ін.

3. МАТЕРІАЛИ ТА ВИРОБИ З ШЛАКОВИХ РОЗПЛАВІВ

Матеріали та вироби з шлакових розплавів є різновидом виробів, одержуваних з розплавлених гірських порід. Вогненно-рідкі шлаки металургійної промисловості є цінною сировиною для отримання різних матеріалів і виробів. Виробництво виробів з шлакових розплавів вигідно і економічно, оскільки для їх отримання не потрібно додаткових витрат палива, відпадає необхідність у спеціальних плавильних печах, значно знижуються питомі капітальні вкладення і собівартість одиниці продукції. Однак для належної якості виробів, що випускаються шлакові розплави потребують збагачення спеціальними добавками, що трохи ускладнює виробництво виробів. З вогненно-рідких шлаків отримують вироби для покриттів підлог промислових підприємств, облицювальні плитки, використовувані в корозійних середовищах, тюбінги для кріплення гірничих виробок, легкі матеріали - гальмує, шлакову вату та ін

Гальмує являє собою пористий матеріал, що отримується в результаті спучування розплавленого шлаку при швидкому його охолодженні. Спучування шлаку здійснюється на спеціальних машинах відцентровим способом, на каскадних лотках або у басейнах. При відцентровому способі (115) розплавлений шлак зливається в приймальний бункер, з якого потім надходить у відцентрову машину, в яку одночасно подається і вода. Розплавлений шлак під дією обертається крильчатки розпорошується, спучується парами води і під дією відцентрової сили відкидається на охолоджуючий екран. Під ним встановлюється приймальний бункер і транспортер для видалення готового термозита.

Виробництво термозита на каскадних лотках засноване на тому, що струмінь шлакового розплаву, стікаючи з полиці на полицю, виявляється між двома струменями води, яка, випаровуючись, спучує розплав. Каскадний лоток являє собою металеву чотириступінчасту конструкцію з похилими полицями, перед якими розташовані перфоровані труби для подачі води (116).

Сутність басейнового способу полягає в тому, що в металевий ящик розміром 6X6 м надходить шлаковий розплав. У днище ящика є отвори, а під ящиком - спеціальні кишені, в які під тиском надходить вода. Струмені води, що надходять знизу, пронизують шар розплавленого шлаку і спучують його під дією утворюється пара і виділяються газів.

Об'ємна вага термозита коливається від 300 до 1100 кг/м3 залежно від розміру шматків і ступеня спучування. Щебінь з термозита є хорошим заповнювачем для отримання легких термозитобето-.. нів. При заливці розплавленого шлаку в спеціальні форми можна отримувати вироби різного профілю і конфігурації. Для зменшення напруг і запобігання утворення тріщин у період кристалізації та подальшого охолодження виробів у форми перед заливанням укладається сталева арматурна сітка.

Проведені дослідження показують, що в місцях розміщення металургійних заводів і прилеглих районах переважне застосування в огороджувальних та несучих легкобетонних конструкціях повинна знайти шлакова пемза, як дуже ефективний в економічному відношенні матеріал. Собівартість шлакової пемзи становить 1,5-1,7, а керамзиту 2-6 руб/м3.

: Шлакова вата-це матеріал, що складається з найтонших волокон, одержуваних з розплавлених вогненно-рідких доменних шлаків або інших мінеральних розплавів з модулем кислотності більше одиниці. Технологічний процес виробництва шлакової вати полягає в наступному. У вагранку завантажують доменний шлак відповідного складу і певної крупності (до 50-70 мм) і паливо, що володіє високою механічною і термічною міцністю, --кокс, термоантрацит, деревне вугілля. При температурі 1200-1400° С утворюється шлаковий розплав, він витікає через річку вагранки, роздувається струменем пари і осідає у вигляді тонких ниток в камері осадження. Звідси мінеральна вата з допомогою транспортера переміщається в камеру охолодження і надходить на пост виготовлення матів. Тут переміщуваний шар шлакової вати вирівнюють, обклеюють папером або картоном, ріжуть на шматки заданої довжини і відправляють на склад готової продукції. Об'ємна вага матів коливається від 250 до 300 кг/м3, середній коефіцієнт теплопровідності дорівнює 0,05 ккал{м • год • град. 

4. СИТАЛЛИ І ШЛАКОСИТАЛЛЫ

Ситалли являють собою стеклокристаллические матеріали, одержувані зі скла в результаті його повної або часткової кристалізації. За зовнішнім виглядом ситалли можуть бути темного, коричневого, сірого і кремового квітів, глухі (непрозорі) і прозорі. Матеріал володіє великою міцністю (до 5000 кГ/см2) і високою стійкістю до хімічних і теплових впливів, хорошими діелектричними властивостями і може широко використовуватися для виробництва різних електро - та термостійких ізоляторів.

Ситалли отримують методом витягування, видування, прокатки і пресування, додаючи до скляним расплавам спеціальні речовини (минерализующие каталізатори), поліпшують кристалізацію: з'єднання фторидів або фосфатів лужних або лужноземельних металів, здатних легко кристалізуватися з розплавів. Порівняно з виробництвом виробів из1 скла технологія ситалів несколь^ до складніше - потрібно додаткова термічна обробка, в процесі якої відбувається перетворення скла стеклокристалличе-ське стан.

На основі ситалів отримують різні клей для склеювання металу, скла, кераміки. Ситалли можуть використовуватися і у вигляді конструктивного і оздоблювального матеріалу в промисловому і цивільному будівництві.

Ситаллопласты - матеріали, одержані на базі пластичних мас (фторопластов) і ситалів. Вони володіють високою зносостійкістю і хімічною стійкістю. Для виготовлення ситаллопластов ситалли подрібнюються до отримання порошку заданого гранулометричного складу. В подальшому процес не відрізняється від технології виготовлення пластмас, з тією, однак, різницею, що з добавкою сітал-ла удадка пластмаси менше. Ситаллопласты знаходять застосування в якості антифрикційних і конструктивних матеріалів, а також можуть використовуватися в промисловості, де ні. ситалли, ні пластмаси, окремо взяті, не задовольняють вимогам високої пластичності, зносостійкості і хімічної стійкості.

Шлакоситаллы та вироби з них. Велику увагу в виробництві будівельних матеріалів приділяється використанню місцевого сировини і відходів інших галузей промисловості. Одним з нових микрокристаллических матеріалів, одержуваних з вогненно-рідких металургичних шлаків, є шлакоситаллы. В даний час освоєний випуск листового і пресованого шлакоситалла та ізоляторів на основе холодних гранульованих доменних металургійних шлаків.

Шлакоситалловые вироби характеризуються високими фізико-механічними властивостями, володіють високою зносостійкістю, тощо, стійкі до хімічної агресії, добре пручаються атмосферным впливів, не володіють токсичністю. .

Поєднання фізико-механічних властивостей шлакоситаллов обумовлюють можливість їх широкого використання в будівництві: для підлог промислових і цивільних будівель, декоративну і захисну-облицювання зовнішніх і внутрішніх стін, перегородок, цоколів, футеровки будівельних конструкцій, схильних до хімічної агресії або абразивного зносу, покрівельних покриттів опалюваних і неопалюваних промислових будівель, облицювання шаруватих панелей навісних стін будівель підвищеної поверховості; більший розвиток отримують пеношлакоситалловые конструкції, труби та інші вироби. Економічний ефект використання виробів з шлакоситаллов обумовлює подальше розширення номенклатури виробів.