Úprava povrchu ostřiva za účelem zvýšení odolnosti žárobetonů vůči působení ve střepu vyloučenému uhlíku

Úprava povrchu ostřiva za účelem zvýšení odolnosti žárobetonů vůči působení ve střepu vyloučenému uhlíku

31. 08. 2012

Jedním z technologických problémů aplikace žárobetonů jako vyzdívky v pecích je nepříznivé působení uhlíku vyloučeného v keramickém střepu na chemickou i tepelnou odolnost těchto materiálů. Touto problematikou se úspěšně zabýval i vědecký tým na Fakultě chemické Vysokého učení technického v Brně.

Uhlík se v materiálu vyzdívky vylučuje ze spalin v důsledku ustavení rovnováhy Boudouardovy-Bellovyreakce a umožňuje tak vznik nízkotavitelných eutektických tavenin za redukčních podmínek. Důsledkem rozdílu v koeficientech tepelné vodivosti zrna a ostřiva je přednostní vylučování uhlíku na rozhraní zrna ostřiva (kameniva) – pojivová fáze vznikající výpalem původně hydraulické vazby.

Úprava kameniva, zvyšující jeho odolnost vůči ve střepu vyloučenému uhlíku, zvyšuje životnost a zlepšuje korozní odolnost žárobetonových monolitů.

Je známo, že žárovzdorný materiál vyrobený za použití nestejného obsahu oxidu hlinitého v ostřivu a pojivu, vykazuje zhoršené žárovzdorné vlastnosti.

Ostřivo je obvykle fází s vyšším obsahem oxidu hlinitého a nižší obsah Al2O3 v pojivu zhoršuje reologické chování materiálu v žáru a snižuje jeho odolnost vůči korozi taveninami a plyny.

Redukcí sloučenin železa oxidem uhelnatým anebo uhlíkem vyloučeným pod teplotou rovnováhy Boudouardovy reakce vznikají eutektické taveniny o nízké teplotě tání, které značně snižují tepelnou i chemickou odolnost žárovzdorného vyložení a ohrožují jeho stabilitu.

 Zvýšení odolnosti žárobetonů používaných pro vyzdívání monolitických vyzdívek tepelných agregátů vůči působení ve střepu vyloučenému uhlíku se dosahuje modifikací kameniva, např. bauxitu, šamotu, lupku, apod., která spočívá v jeho povrchové úpravě za použití vápenného mléka. 

image002

Vápenné mléko pro ošetření povrchu kameniva se připravuje s použitím vápna, dolomitického vápna nebo polopálenéhodolomitického vápna (směs MgO a CaCO3).

Následnou kalcinací při teplotě ≤1100 °C se na povrchu zrna kameniva vytvoří vrstva tvrdě páleného vápna, pod kterou se nachází mezivrstva, jejíž složení a síla závisí na složení kameniva, vápna použitého k přípravě vápenného mléka, teplotě a čase kalcinace.

Takto upravené zrno kameniva má zvýšenou odolnost vůči působení eutektických tavenin železa za redukčních podmínek. Zároveň se ~20 % zvyšuje úhel smáčení takto upraveného povrchu ostřiva eutektickými taveninami v systému SiO2 – Al2O3 – Fe2O3, což taktéž přispívá k celkovému zvýšení jeho odolnosti.

Uhlík, který se v důsledku rovnováhy Boudouardovy reakce usadí nikoli na rozhraní zrna ostřiva a pojivové fáze, ale ve vrstvě tvrdě páleného vápna na povrchu upraveného kameniva, dále snižuje jeho smáčení taveninami (např. roztavenou struskou), korozní odolnost materiálu se tak výrazně zvyšuje. Při použití materiálu v aplikacích, kde by mohl přicházet do kontaktu s roztavenými struskami, je proto vhodné ošetřit povrch ostřiva silnější vrstvou a použít vyšší teploty kalcinace.

Využitelnost této technologie vyvinuté na Chemické fakultě vysokého učení technického v Brně spočívá ve vyšší odolnosti žárobetonů používaných pro vyzdívání monolitických vyzdívek tepelných agregátů vůči působení ve střepu vyloučenému uhlíku a umožňuje tak zvýšení odolnosti a prodloužení životnosti žárovzdorných vyzdívek tepelných agregátů otápěných s použitím tuhých, kapalných nebo pevných paliv. Omezuje se také možnost selhání materiálů v důsledku negativního působení ve střepu vyloučenému uhlíku a zvyšuje se odolnost žárovzdorného materiálu vůči působení na oxidy železa bohatých eutektických tavenin.

Je možné předpokládat širokou využitelnost této licence v průmyslu, a to jak slévárenském, tak i dalších odvětvích průmyslu, ve kterých se vysokoteplotními procesy zpracovávají taveniny. Zvýšení korozní odolnosti vyzdívky je pro komerční sféru velmi výhodné a perspektivní.


FaLang translation system by Faboba