Разработка технологии производства огнеупорных изделий из алюмотермитных композиционных материалов с использованием вторичного сырья

• Автор: Рязанов, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 199 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. История вопроса и задачи исследования.

1.1 История вопроса.

1.2 Физикохимические основы горения алюмотермитных смесей.

1.3 Изготовление изделий из АТ огнеупоров.

1.4 Составы АТсмесей для получения огнеупоров.

1.5 Термостойкость керамических композиционных материалов

1.6 Резюме. Рабочая гипотеза. Цель и задачи исследования Глава 2. Физикохимические основы технологии алюмотермитных СВСогнеупоров

2.1 Классификация АТогнеупоров и функциональные составляющие исходных АТсмесей.

2.2 Особенности горения АТсмесей.

2.3 Формирование структуры АТогнеупора и сохранение конфигурации изделий при горении АТсмесей.
2.4 Метастабильные состояния гетерогенных систем.
2.5 Компьютерное моделирование влияния химического состава АТрасплава и температуры горения на критическую удельную поверхность наполнителя.
2.6 Резюме Глава 3. Методики исследований и характеристика исходных материалов
3.1. Методики исследований
3.2 Исходные компоненты АТсмесей
Глава 4.Исследование критической удельной поверхности частиц наполнителя
4.1 Определение критической удельной поверхности частиц наполнителя для сплава А0з и Сг2Оз.
4.2 Определение критической удельной поверхности частиц наполнителя для АТрасплава на основе хромитовой руды.
4.3 Влияние армирующего наполнителя на прочность АТКМ.
4.4 Резюме 0 Глава 5. Исследование термостойкости АТогнеупоров
5.1 Термостойкость АТКМ на основе хромитовой руды
5.2 Термостойкость АТКМ на основе доломита
5.3 Резюме 3 Глава 6. Использование техногенного сырья в производстве АТогнеупоров
6.1 Использование техногенного сырья
6.2 Свойства АТКМ
6.3 Использование АТогнеупоров и изделий из АТКМ
6.4 Техникоэкономическая эффективность использования техногенного сырья в производстве огнеупорных изделий из АТКМ
6.5 Резюме
Выводы и предложения
Литература


В случае высоких скоростей нагрева разложение гидратов может сопровождать процесс горения. Это обеспечивает наличие водяного пара в зоне горения смеси. Анализ зависимости рис. С. Однако, в связи с тем, что тонкодисперсные порошки алюминия дороже, чем грубые, реально используемые АТ-смеси имеют температуру самовоспламенения выше 0°С. Снижение температуры самовозгорания смесей весьма актуально и возможно. На практике используются различные добавки, снижающие температуру самовозгорания смесей. Ниже приведено обоснование использования, например, галогенидов []. Исследовалось влияние полиморфных превращений оксидной пленки на скорость окисления порошка алюминия []. В интервале температур 0-0К скорость окисления возрастает. В этом же интервале температур происходит превращение аморфного оксида алюминия в у-АОз. При температуре 3К начинается превращение у-АОз в а-А0з. Одновременно возрастает скорость окисления алюминия и достигает максимума около К. Поскольку влияние оксидной пленки на процессы воспламенения очевидно, можно было предположить, что воздействие на целостность оксидной пленки (например, с помощью галогенидов) повлечет за собой снижение температуры воспламенения. Хлор обладает высоким сродством к алюминию. Хлориды разрушают оксидную пленку в результате образования газообразного хлорида алюминия. Фториды менее активно взаимодействуют с алюминием, но они разрушают оксидную пленку. Фториды способствуют дегидратации пленки. В результате высокой адсорбционной способности фториды занимают освобождающиеся активные центры на пленке и создают оксифторидные комплексы типа АР2 , делая пленку тонкой и газопроницаемой []. Температуру начала АТ-реакции снижают на 0-0°С оксиды щелочных, щелочноземельных металлов и, особенно галогениды []. Однако, некоторые добавки, например хлориды, замедляют АТ-реакцию. Влияние различных добавок на температуру воспламенения АТ-смесей отражено в таблице 3. Если температуры плавления реагирующих компонентов значительно различаются, то имеет место капиллярное растекание (миграция) жидкой фазы по поверхности твердых зерен [-]. Капиллярное растекание предшествует АТ-реакции. Взаимодействие жидкого алюминия с твердыми окислами осуществляется путем его диффузии в решетку окисла. Параллельно фронту восстановления в твердых оксидах могут образовываться трещины отслаивания, по которым осуществляется капиллярное транспортирование алюминия к новым поверхностям реакции [, ]. Это явление обнаружено в случаях восстановления окиси хрома, хромшпинелида и вольфрамитового концентрата. Предполагается, что это результат структурных или фазовых перестроек со значительными объемными изменениями. Добавки (до %) фтористых солей щелочных и щелочноземельных металлов ускоряют миграцию алюминия. Добавки хлористых солей щелочных и щелочноземельных металлов замедляют миграцию алюминия []. Это затрудняет оценку роли этих процессов в протекании реакции. Влияние галогенидов на температуру воспламенения АТ-смеси. Большинство АТ-реакций заканчивается в жидких фазах. Исследователи металлотермических процессов уделяют большое внимание изучению зависимости скорости горения от различных факторов. На рис. Тг. Рис. Наблюдается резкое увеличение скорости горения при температуре плавления окиси алюминия ( К). Это согласуется с результатами, полученными для горения одиночной частицы в газовой фазе []. Однако в случае АТ-реакции это объясняется ускорением химических реакций ввиду изменения соотношения жидкой и твердой фаз []. При температуре выше К обнаружено либо ослабление прироста скорости (при сравнительно крупных частицах алюминия), либо ее снижение. Это явление связывается с кипением алюминия. Известна зависимость теплопроводности дисперсных материалов от их фракционного состава, плотности смесей, внешнего давления, температуры, состава газовой фазы в пространстве между частицами [-]. Поэтому, для каждой конкретной АТ-смеси с определенным уровнем тепловыделения существует предельное значение теплопроводности, выше которого процесс будет замедляться из-за повышения затрат тепла на подогрев нереагирующих слоев смеси.