Применяемые для изготовления футеровки огнеупорные материалы и их важнейшие свойства, страница 24

Добавки  типа  каустического  магнезита,   извести, хромита наиболее  целесообразно применять при  изготовлении огнеупорной  футеровки  из окиси алюминия и двуокиси циркония,  так как в этом случае  образуются шпинельные связки, а также твердые растворы двуокиси циркония  с окислами кальция и магния.

Отдельно следует остановиться на описании некоторых  важнейших свойств плавикового шпата как  минерализующего  материала. Плавиковый шпат,  или фтористый кальций  (СаF₂), имеет кубическое строение кристаллической решетки  с параметром а = 5,45 Å.

Чистый фтористый  кальций   является флюсующим материалом  и поэтому находит широкое  применение в различных областях  техники в   качестве активной легкоплавкой добавки.

Характеристика свойств фтористого кальция приведена ниже

Технический фтористый кальций

Химический состав, %:

CaF₂……………………………………………………………………………   96,4

SiО₂.……………………………………………………………………………....2,6

СаСО₃…………………………………………………………………………….1,4

Огнеупорность, °С……………………………………………………………    1280

Плотность, г/см³……………………………………………………………..     3,152

Температура начала деформации, °С ………………………………….1000—1020

Чистый фтористый кальций

Содержание CaF₂, %.......................................................................................    99,4

Огнеупорность, °С          …………………………………………………………….    1320

Температура начала деформации, °С…………………………………..1140—1150

Температура кипения, °С, при давлении, мм рт. ст.:

0,1  …………………………………………………………………………        1447

760………………………………………………………………………………2500

Теплота испарения, ккал/моль……………………………………………………...    80,3

Удельная теплоемкость, кал/(г •град),   при температуре, °С:

10……………………………………………………………………………….0,001

100………………………………………………………………………….   0,0913

200…………………………………………………………………………..   0,1714

Плотность, г/см³………………………………………………………………..3—3,2

Твердость по шкале Мооса……………………………………………………...      4

Характерной  особенностью фтористого  кальция  является очень высокий коэффициент линейного расширения [технического 24,6 • 10^–6 и чистого  (25,2•10^–6) 1/град  при высоких температурах (до 650° С)  он определяется из уравнения

α= 1,851 • 10^–5+1,4810 • 10^–8 t+2,152•10—11t².

Растворимость CaF₂ в  воде незначительная и колеблется  при обычной  температуре  от  0,0163 до 0,04 г/л; максимум  растворимости  при 360 °С  равняется 0,06 г/л.

Преимущество  плавикового  шпата   перед другими минерализаторами  заключается  в  том,  что, улучшая спекание, а  следовательно,  и  механическую  прочность контактного  рабочего слоя футеровки, он не увеличивает спекания  набивной массы за контактным слоем и не ухудшает объемопостоянства и термической устойчивости набивной  футеровки.  Указанное  преимущество  имеет большое практическое  значение для увеличения стойкости футеровки. Это явление,  по-видимому,  объясняется тем, что плавиковый шпат при определенных температурах разлагается по реакции

CaF₂ -+ CaF+F.

Образующийся атомарный фтор блокирует отдельные зерна  порошкообразной  набивной массы  и уменьшает степень  и  глубину спекаемости слоев  футеровки, лежащих за контактным слоем.

Следует  иметь в  виду,  что  добавка  плавикового шпата должна вводиться в ограниченном количестве (до 2 %), так как 4 % добавки уже сильно интенсифицируют спекание,  особенно  если применяют  тонкодисперсный (<0,088 мм)порошок  CaF₂ При такой  дисперсности спекание  достигается  при  температуре  около  1000 °С. При грубой дисперсности (зерно ~ 0,5  мм) спекание наступает при более высоких температурах.