|
|
Введение в состав стекломассы
специальных добавок-катализаторов процесса кристаллизации с дополнительной
после формования термической обработкой стекол по строго определенному режиму
позволяет получить стеклокристаллические материалы, отличающиеся от стекла
как по структуре, так и по свойствам. Структу
pa стеклокристаллических материалов представлена мелкими
кристаллами (как правило, менее 1 мкм), равномерно распределенными в
небольшом количестве стекла (5—10 %). Способом направленной кристаллизации
стекол в зависимости от вида исходного сырья производят различные
стеклокристаллические материалы: сн- таллы, получаемые из технически чистых
сырьевых материалов, и шлакоситаллы, получаемые из металлургических шлаков.
Разновидностями таких материалов являются пеношлакоситаллы, отличающиеся
пониженной плотностью; стеклокремнезит, получаемый спеканием смеси гранул
стекла с песком и другими добавками; си- таллопласты, представляющие собой
фторопласты, наполненные порошкообразным ситаллом, и др. В нашей стране
имеется опыт производства ситаллов из зол (золоситаллов) и различных горных
пород — базальтов, диабазов, сланцев и др. (петроситаллы).
По своим физико-механическим показателям стекло-
кристаллические материалы превосходят многие строительные материалы: стекло,
керамику, каменное литье и др. Ситаллы отличаются плотной
мелкокристаллической структурой и высокими показателями таких свойств, как прочность,
твердость, химическая стойкость и стойкость к тепловым воздействиям,
диэлектрическая проницаемость. Твердость некоторых ситаллов в 25 раз
превышает твердость шлифованного оконного стекла и приближается к твердости
закаленной стали. Сопротивление изгибу таких материалов достигает 120—260
МПа. Ситаллы обладают высокой стойкостью к действию сильных кислот (кроме
плавиковой) и щелочей. Они лишены многих недостатков стекла: хрупкости,
низкой термостойкости и малой прочности при изгибе.
Получают ситаллы по стекольной технологии, однако к
чистоте сырьевых материалов предъявляются очень высокие требования.
Дополнительным компонентом являются катализаторы, интенсифицирующие процесс
кристаллизации стекла. При получении ситаллов применяют катализаторы двух видов:
растворяющиеся в стекломассе с последующим выделением в виде микрокристаллов
(оксид меди, серебро, золото) и способствующие образованию раздела фаз в
стекломассе (оксиды и соли различных металлов, в частности титана, лития,
циркония и др.).
Изделия из ситаллов производят методами, принятымп в
стекольной технологии: вытягиванием, прокатом, прессованием, выдуванием. В
отличие от технологии стекла производство ситалла включает дополнительную
термическую обработку изделий после их формования перед отжигом с целью
перехода стекла в стеклокрис- таллическое состояние.
Ситаллы благодаря высоким физико-механическим показателям
широко применяют главным образом в специальных отраслях техники
(машиностроении, приборостроении, радиоэлектронике и др.), а также для
получения различных клеев для склеивания металла, стекла и керамики. В
промышленном и гражданском строительстве ситаллы применяют в качестве
конструктивных и отделочных материалов.
Крупным достижением отечественной стекольной промышленности
является разработка теоретических основ и освоение промышленного производства
шлакоси- талла — стеклокристаллического материала, получаемого направленной
кристаллизацией шлаковых расплавов. Шлакоситаллы отличаются
мелкокристаллическим строением (размеры кристаллов — несколько микрон), очень
плотной структурой (2,6—2,8 т/м3, водопоглощение 0 %), высокой прочностью при
сжатии (700—900 МПа) и изгибе (90—130 МПа). Твердость их по шкале Мооса
составляет 5,7—7,5 МПа, микротвердость до 810— 840 МПа, модуль упругости
11-Ю4 МПа, рабочая температура до 750°С, температура начала размягчения около
950 "С. Шлакоситаллы отличаются высокой износостойкостью и химической
стойкостью.
Технология производства шлакоситаллов включает операции
доставки огненно-жидких шлаковых расплавов с металлургического предприятия;
введения в них корректирующих состав добавок и катализаторов кристаллизации;
выработки изделий методами стекольной технологии (непрерывным прокатом или
прессованием); термической обработки в электрических туннельных печах по
строго определенному тепловому режиму с целью направленной кристаллизации
стекла и последующего отжига для снятия термических напряжений; охлаждения и
резки непрерывной ленты шлакоситалла на изделия требуемых размеров. В
качестве катализаторов кристаллизации применяют Ti02, CaF2, Р2О5, а также
сульфиды тяжелых металлов, растворяющиеся в стекломассе и образующие центры
кристаллизации.
Кристаллизация стекла осуществляется в две стадии: первая
проходит при 700—720°С, соответствующей максимальной скорости образования
зародышей кристаллов, вторая — при 900—920 °С, т. е. при максимальной
скорости роста кристаллов. Продолжительность кристаллизации 2—3 ч.
При использовании в качестве катализаторов сульфидов
тяжелых металлов получают черные шлакоситаллы, а введение в стекломассу
оксида цинка дает белые шлакоситаллы. Регулируя количество добавляемого
оксида цинка, можно изменить цвет шлакоситалла от темно-серого до белого.
Цветные шлакоситалловые изделия получают окрашиванием их поверхности
силикатными красками и керамическими глазурями с последующей термообработкой.
Разрабатываются способы нанесения красителя на поверхность стекла до его
кристаллизации. Оплавление красок при этом осуществляется в кристаллизаторе.
Максимальные размеры листового шлакоситалла достигают 2100X1500 мм.
Уникальное сочетание свойств шлакоситалла определяет
широкие возможности его использования в различных отраслях народного
хозяйства. В строительной практике листовой шлакоситалл применяют для
устройства полов, лестничных ступеней, подоконников, наружной и внутренней
облицовки стен, перегородок, колонн, а также в качестве конструктивного
материала при производстве стеновых слоистых навесных панелей и панелей
перегородок. Особенно эффективно применение шлакоситалла в ограждениях промышленных
зданий с агрессивной средой (предприятия химической промышленности) и тяжелым
температурно-влажностным режимом (предприятия пищевой промышленности,
промышленные холодильники и др.), а также для облицовки ответственных
конструкций в гидротехнических сооружениях, футеровки бункеров, лотков,
течек, химической аппаратуры.
Новый облицовочный стеклокрнсталлический материал— стеклокремнезит
получают спеканием смеси гранул стекла определенного состава с песком и
другими добавками в специальных огнеупорных или металлических формах.
Технология изготовления включает операции послойной засыпки в форму песка,
смеси стеклогранулята с песком и цветного стеклогранулята или смеси
бесцветных гранул с красителем, термообработки смеси в туннельной печи при температуре
1000—1050 °С с целью
спекапия гранул, кристаллизации и отжига изделия.
Стеклокремнезит отличается высокими декоративными н эксплуатационными
свойствами: плотность его составляет 2,1 т/м3, водопоглощение 1—2 %, предел
прочности при сжатии 210—240 МПа, при изгибе 40—98 МПа.
|