Ка́менное литьё (Петрургия от др.-греч. pétros — камень и др.-греч. érgon — работа) — производство материалов и изделий путём литья из расплавов горных пород (таких, как базальт и диабаз) методом литья на промышленных предприятиях[1]
Горные породы для камнелитейного производства — расплавы обладающие лучшими литейными и кристаллизационными свойствами, среди них преобладают магматичические породы основного состава (диабазы, габбро-диабазы, базальты, андезитобазальты) и близкие к ним по валовому химическому составу метаморфические (амфиболиты, сланцы и др.) и осадочные (глины, пески и др.) образования[2].
Иногда в качестве сырья для литья и прессовки используются некоторые виды шлака, золы из промышленных отходов.
История
Каменное литьё в природе может осуществляться путём формовки расплавленной вулканической лавы.
Одно из первых производств по каменному литью было организовано во Франции.
В 1902 году в России лабораторные работы по подготовки промышленной технологии начал Ф. Ю. Левинсон-Лессинг.
Петрургия
Изделия из каменного литья используются в промышленности (в частности добывающей и металлургической, угольной и др.).
Каменное литье получают в электродуговых или газовых печах. Процесс плавки каменного литья аналогичен плавке металла, температура плавления близкая. Для получения плотной структуры, камнелитые изделия проходят отжиг при плавном снижении температуры от 800°С до 200°С. Поэтому производство каменного литья является более энергоемким процессом чем, например, производство стали.
Основные физико-механические свойства каменного литья приведены в таблице № 1, а данные по стойкости в агрессивных средах — в таблице 2.
Есть два основных типа каменного литья — износостойкое и термостойкое, У термостойкого литья чуть ниже физико-механические свойства, но оно может работать при температурах до 800°С (износостойкое — при температурах до 200°С).
Основные современные центры производства:
- Россия: город Первоуральск — электропечи
- Чехия
- Индия
Физико-механические свойства каменного литья[источник не указан 358 дней]:
| Показатель | Износостойкое каменное литье | Термостойкое каменное литье | Серый чугун | Огнеупорный бетон |
|---|---|---|---|---|
| Объемная масса, кг/м³ | 2900-3000 | 2800-2900 | 7200 | 1990 |
| Водопоглощение, % | 0,13 | 0,70 | -- | 10,1 |
| Предел прочности при сжатии, Мпа | 250-500 | 100-260 | 500 | 44,4 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 30-50 | 10-30 | 280 | 3,6 |
| Ударная вязкость, кДж/м² | 1,25 | 1,06 | 3 | 1,2 |
| Модуль упругости, Мпа | 100630 | 43700 | 120000 | 18000 |
| Теплопроводность,Вт/(м-0С), при 200°С | 1,52 | 1,07 | 51 | 0,83 |
| Удельная теплоемкость, кДж/ (кг-0С) при 200°С | 0,77 | 0,67 | 0,46 | 0,79 |
| Температурный коэффициент линейного расширения, ?-10 | 83,0 | 60,0 | 132 | 21 |
| Коэффициент истираемости, кг/м² | 1,0 | 1,4 | -- | -- |
Стойкость каменного литья в кислотах и щелочах[источник не указан 358 дней]:
| Наименование кислоты | Износостойкое каменное литье | Термостойкое каменное литье |
|---|---|---|
| H2SO4(конц.) | 97 | 92 |
| HCl(конц.) | 90 | 80 |
| HCl(р-р 20 %) | 94 | не иссл. |
| CH3COOH(конц.) | 97 | не иссл. |
| HNO3(р-р 56 %) | 95 | не иссл. |
| H3PO4(р-р 85 %) | 95 | не иссл. |
| HF(р-р 45 %) | 40 | не иссл. |
| NaOH(р-р 20 %) | 95 | не иссл. |
| NaOH(р-р 20 %) | 87 | не иссл. |
| KON(р-р 20 %) | 98 | не иссл. |
| KON(р-р 40 %) | 95 | не иссл. |
| KON(р-р 50 %) | 85 | не иссл. |
Основные свойства каменного литья
- Высокая стойкость к абразивному износу. Так как каменное литье имеет 7-ю — 8-ю группу твердости по шкале Мооса (т.е фактически уступает по этому показателю только алмазу и корунду) то его износостойкость значительно превышает все стали, включая марганцовистую, чугуны (в том числе ИЧХ), резины, пластмассы и все остальное.
- Высокая химическая стойкость к большинству промышленно применяемых кислот и щелочей, за исключением плавиковой кислоты.
- Механические свойства ниже, чем у стали и чугуна, однако достаточны для того, чтобы каменное литье работало в качестве несущего материала и качественно выполняло свои защитные функции.
- 4. Низкая теплопроводность и низкий коэффициент линейного расширения. Придает определённые теплоизоляционные свойства.
- Плотность каменного литья 2,8-2,9 г\см3, то есть в 2,7 раза меньше, чем у стали, то есть чтобы зафутеровать одну и ту же площадь, каменного литья нужно в 2,7 меньше по весу, чем, например, стали. То есть в дополнение к техническим свойствам каменного литья добавляется экономическая целесообразность его применения.
- Есть также ряд специальных свойств: это низкое водонасыщение, электроизоляционные свойства, а также то, что каменное литье не подвержено старению (то есть его свойства со временем не изменяются) и не образует радиоактивной пыли при взаимодействии с радиоактивными веществами
Термостойкое литье по своим характеристикам может выдерживать до 800°С не менее 40 циклов нагрев — охлаждение (а фактически по производственным данным эта цифра в 3-4 раза больше). Это выгодно отличает термостойкое каменное литье от большинства огнеупорных материалов. Обладая вышеперечисленными свойствами, каменное литье нашло широкое применение в промышленности. А именно:
- Трубы и отводы для изготовления и футеровки пульпо-, шламо-, золопроводов диаметром до 1220 мм. Срок службы таких трубопроводов, зафутерованных изнутри каменным литьем, увеличивается в 5-7 раз. В таблице приведены сравнительные данные стойкости между металлическими трубами и трубами, футерованными каменным литьем[источник не указан 358 дней].
| Вид производства, характеристика породы | Срок службы металл. трубы | Срок службы футеров. трубы |
|---|---|---|
| Железные руды и их шламы | 1-2,5 лет | не менее 10 лет |
| Кварцевые пески | до 2 лет | не менее 7 лет |
| Медно-цинковые соединения | до 2 лет | не менее 8 лет |
| Золы ТЭЦ | 1-2 года | 20-25 лет |
Труба футерованная каменным литьем — металлическая труба в которую вставлены камнелитые патрубки длиной 1 метр. Стыки между патрубками замазываются специальной замазкой, наполнителем которой является кислотоупорный порошок — размол каменного литья.
- Трубы и отводы для пневмопроводов подачи сыпучих материалов. В местах, где идет пневмоподача сыпучих материалов (которые обычно очень абразивные и подаются на больших скоростях), каменное литье надежно защищает основную трубу (или отвод) от износа, соответственно трубопровод надежно работает без свищей и аварий.
Такие трубы используют не только заводы по производству цемента, нерудных материалов, стекольные заводы, предприятия стройиндустрии, но и добывающие и металлургические комбинаты.
- Камнелитые желоба используются для гидросмыва золы, окалины, шлаков, в основном внутри помещений. Их используют угольные ТЭЦ, металлургические комбинаты, обогатительные фабрики.
- Плитка из каменного литья. В основном применяется для футеровки бункеров, течек, газоходов, очистителей, каналов, также используется для выкладки желобов, полов, футеровки различного оборудования.
Укладывается на специальный раствор или специальный клей, щели промазываются кислотоупорной замазкой.
- Эффективно применение камнелитых мультициклонов в системах газоочистки агломерационных фабрик.
- Термостойкое каменное литье используется в основном для футеровки рамп коксохимического производства. Оно создаётся из специального расплава на основе доломита. Выдерживает более 50 термоциклов. Базальтовое литье не выдерживает и одного.
Литература
- Журнал «Базальтовые технологии».
- Обручев В. В. Библиография по каменному литью // Минеральное сырьё. 1933. № 10. С. 76-78.
- Обручев В. В. Свойства каменного литья // Новости техники. 1932. № 10. С. 186.
- Гинзберг А., Обручев В. В., Осипов М., Семёнов Ф. Первая электропечь для плавки диабаза должно положить начало мощной ленинградской петрургии // Техника. 1933. № 37 (184). 21 апр.
- Обручев В. В. Применение изделий из каменного литья // Минерал. сырьё. 1933. № 10. С. 67-68.
- Обручев В. В. Новый путь использования камня // Наука и техника. 1933. № 22.
- Обручев В. В. Каменное литьё // Вестник знания. 1934. № 5. С. 316—317.
- Пеликан А. Плавленые камни // Производство и использование в промышленности. М.: 1959.
- Липовский И. Е. Камнелитейное производство. М.: 1965.
- Липовский И. Е., Дорофеев В. А. Основы петрургии. М.: «Металлургия», 1972. 319 с.
- Новое в технологии каменного литья: Сб. науч. тр. М., 1981.
- Базальтовая вата: история и современность. Пермь: ИИЕТ РАН, 2003. 124 с.
- Печенкин И. Г. Начала отечественной петрургии // Базальтовые технологии. 2013. № 3. С. 16-25.
- Печенкин И. Г. Становление петрургии в СССР (1920—1940-е гг.) // Вопросы истории естествознания и техники. 2016. Т. 37. № 2. С. 251—268.
Примечания
- ↑ Обручев В. В. Каменное литьё // Вестник знания. 1934. № 5. С. 316—317.
- ↑ Индустриальное сырьё // Большая Российская энциклопедия.
 | Для улучшения этой статьи желательно: |
Ссылки
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .