Cement-free refractory castable. Part 3. Highly dispersed types of silica as effective components of castable


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-1-28-38

Full Text:




Abstract

The matrix systems of many types of cement-free refractory castable (CFRC) are characterized by a certain content of highly dispersed components of silica composition — silica sols, SiO2 nanoparticles (in HCBS of different compositions), as well as dispersed silica («microsilicon» ― MS). The degree of their dispersion and hydration (lyophilicity), determined by their specific surface, is considered. It was shown that the dispersion medium of HCBS containing SiO2 is a relatively concentrated silica sol. According to their hydrophilic and colloidal chemical characteristics, SiO2 nanoparticles in HCBS with comparable dispersion are similar to ordinary silica sols. The advantage of SiO2 nanoparticles in HCBS compared with silica sols is that they are characterized by polydispersity (from 5‒10 to 100 nm) and a purer chemical composition. Silica sols, as a rule, contain 0,2‒0,4 % Na2O. Compared to CFRC on a silica binder, the advantage of using HCBS as a matrix system of ceramic concrete is that it contains all components in an optimal ratio ― not only binders in the form of nanoparticles and a micro-filler (as an analogue of MS) in the form of particles 0,1‒2,0 μm, but also polydisperse particles (1‒100 μm) of corundum or high alumina composition. Ill. 7. Ref. 44.

About the Author

Yu. E. Pivinsky
ООО НВФ «Керамбет-Огнеупор»
Russian Federation


References

1. Шабанова, Н. А. Химия и технология нанодисперсных оксидов : уч. пособие / Н. А. Шабанова, В. В. Попов, П. Д. Саркисов. ― М. : Академкнига, 2006. ― 309 с.

2. Шабанова, Н. А. Основы золь-гель технологии нанодисперсного кремнезема / Н. А. Шабанова, П. Д. Сар кисов. ― М. : Академкнига, 2004. ― 208 с.

3. Пивинский, Ю. Е. Нанодисперсный кремнезем и некоторые аспекты нанотехнологий в области силикатного материаловедения. Ч. 1 / Ю. Е. Пивинский // Новые огнеупоры. ― 2007. ― № 11. ― С. 44‒55. [Pivinskii, Yu. E. Nanodispersеd silica and same aspects nanotechnologies in the field of silicate science. Part 1 / Yu. E. Pivinskii // Refract. Ind. Ceram. ― 2007. ― Vol. 48, № 6. ― P. 408‒419.]

4. Пивинский, Ю. Е. Нанодисперсный кремнезем и некоторые аспекты нанотехнологий в области силикатного материаловедения. Ч. 2 / Ю. Е. Пи винский // Новые огнеупоры. ― 2007. ― № 12. ― С. 28‒38. [Pivinskii, Yu. E. Nanodispersed silica and same aspects nanotechnologies in the field of silicate science. Part 2 / Yu. E. Pivinskii // Refract. Ind. Ceram. ― 2007. ― Vol. 48, № 6. ― P. 435‒443.]

5. Пивинский, Ю. Е. Нанодисперсный кремнезем и некоторые аспекты нанотехнологий в области силикатного материаловедения. Ч. 3 / Ю. Е. Пивинский // Новые огнеупоры. ― 2008. ― № 1. ― С. 32‒43. [Pivinskii, Yu. E. Nanodispersed silica and same aspects nanotechnologies in the field of silicate science. Part 3 / Yu. E. Pivinskii // Refract. Ind. Ceram. ― 2008. ― Vol. 49, № 1. ― P. 38‒49.]

6. Пивинский, Ю. Е. Нанодисперсный кремнезем и некоторые аспекты нанотехнологий в области силикатного материаловедения. Ч. 4 / Ю. Е. Пивинский // Новые огнеупоры. ― 2008. ― № 2. ― С. 45‒55. [Pivinskii, Yu. E. Nanodispersed silica and same aspects nanotechnologies in the field of silicate science. Part 4 / Yu. E. Pivinskii // Refract. Ind. Ceram. ― 2008. ― Vol. 49, № 1. ― P. 67‒77.]

7. Айлер, Р. Химия кремнезема / Р. Айлер ; пер. с англ. Л. Т. Журавлёва ; под ред. В. П. Прянишникова. ― М. : Мир, 1982. ― 416 с.

8. Banerjee, S. Monolithic refractories : a comprehensive handbook. World Scientific / S. Banerjee. ― Westerville, OH, USA : The American Ceramic Society, 1998. ― 311 p.

9. Парк, Д. Бесцементные огнеупорные материалы на коллоидно-кремнеземистой связке / Д. Парк // Новые огнеупоры. ― 2005. ― № 9. ― С. 36‒39.

10. Ismael, M. R. Optimization of the particle size distribution of colloidal silica containing refractory castables / M. R. Ismael, R. Salomao, V. C. Pandolfelli // Interceram. Refractories Manual. ― 2007. ― P. 34‒39.

11. Ismael, M. R. Colloidal silica as a nanostructured binder for refractory castables / M. R. Ismael, R. D. Anjos, R. Salomao, V. C. Pandolfelli // Refract. App. News. ― 2006. ― Vol. 11, № 4. ― P. 16‒20.

12. Ismael, M. R. Thermo-mechanical properties of colloidal silica containing refractory castables / M. R. Ismael, P. Bonadia, V. C. Pandolfelli // Refract. Appl. News. ― 2010. ― Vol. 15, № 1. ― P. 19‒23.

13. Пивинский, Ю. Е. Керамические вяжущие и керамобетоны / Ю. Е. Пивинский. ― М. : Металлургия, 1990. ― 274 с.

14. Пивинский, Ю. Е. Керамические и огнеупорные материалы : избр. тр. Т. 2 / Ю. Е. Пивинский. ― СПб. : Стройиздат СПб., 2003. ― 668 с.

15. Пивинский, Ю. Е. Реология дисперсных систем, ВКВС и керамобетоны. Элементы нанотехнологий в силикатном материаловедении : избр. тр. Т. 3 / Ю. Е. Пивинский. ― СПб. : Политехника, 2012. ― 682 с.

16. Пивинский, Ю. Е. Бесцементные огнеупорные бетоны. Часть 1. Общие сведения. ВКВС и керамобетоны / Ю. Е. Пивинский // Новые огнеупоры. ― 2019. ― № 9. ― C. 14‒24.

17. Пивинский, Ю. Е. Бесцементные огнеупорные бетоны. Часть 2. Высокоглиноземистые и корундовые керамобетоны / Ю. Е. Пивинский, П. В. Дякин, Е. М. Гришпун, А. М. Гороховский // Новые огнеупоры. ― 2019. ― № 11. ― С. 39‒48.

18. Пивинский, Ю. Е. Полувековая эпоха развития отечественной кварцевой керамики. Часть 1 / Ю. Е. Пивинский // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 3. ― С. 105‒112. [Pivinskii, Yu E. Half-century epoch of domestic quartz ceramiсs development. Part 1 / Yu. E. Pivinskii // Refract. Ind. Ceram. ― 2017. ― Vol. 58, № 5. ― P. 344‒350.]

19. Пивинский, Ю. Е. Исследования в области получения формованных и неформованных огнеупоров на основе высокоглиноземистых ВКВС. Часть 10. Влияние температуры обжига на свойства материалов, полученных на основе ВКВС смешанного состава: плавленый бокситокорунд, кварцевое стекло, реактивный глинозем / Ю. Е. Пивинский, П. В. Дякин, А. М. Гороховский, Л. В. Остряков // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 4. ― С. 37‒43. [Pivinskii, Yu. E. Research in the field of preparing molded and unmolded refractories based on high-alumina HCBS. Part 10. Effect of firing temperature on properties of materials prepared based on mixed composition HCBS from fuzed bauxite-corundum, quartz glass, and reactive alumina / Yu. E. Pivinskii, P. V. Dyakin, A. M. Gorokhovskii, L. V. Ostryakov // Refract. Ind. Ceram. ― 2017. ― Vol. 58, № 2. ― Р. 227‒232.]

20. Пивинский, Ю. Е. Исследования в области получения формованных и неформованных огнеупоров на основе высокоглиноземистых ВКВС. Часть 9. Получе ние и свойства смешанных ВКВС состава: плавленый бокситокорунд, кварцевое стекло, реактивный глино зем. Дилатометрические исследования материалов на их основе / Ю. Е. Пивинский, П. В. Дякин, А. Ю. Колобов // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 2. ― С. 39‒45. [Pivinskii, Yu. E. Research in the field of preparing molded and unmolded refractories based on high-alumina HCBS. Part 9. Preparation and properties of mixed HCBS composition: fuzed bauxite-corundum, quartz glass, reactive alumina. Dilatometric study of materials based on them / Yu. E. Pivinskii, P. V. Dyakin, A. Yи. Kolobov // Refract. Ind. Ceram. ― 2017. ― Vol. 58, № 1. ― Р. 103‒108.]

21. Пивинский, Ю. Е. Исследования в области получения формованных и неформованных огнеупоров на основе высокоглиноземистых ВКВС. Часть 8. Влияние температуры обжига на свойства материалов, полученных на основе смешанных ВКВС состава: боксит, кварцевое стекло, реактивный глинозем / Ю. Е. Пивинский, П. В. Дякин, А. Ю. Колобов // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 12. ― C. 26‒35. [Pivinskii, Yu. E. Research in the field of preparing molded and unmolded refractories based on high-alumina HCBS. Part 8. Effect of firing temperature on properties of materials based on mixed HCBS composition bauxite, quartz glass, and reactive alumina / Yu. E. Pivinskii, P. V. Dyakin, A. Yu. Kolobov // Refract. Ind. Ceram. ― 2017. ― Vol. 57, № 6. ― P. 637‒644.]

22. Пивинский, Ю. Е. Исследования в области получения формованных и неформованных огнеупоров на основе высокоглиноземистых ВКВС. Часть 7. О спе кании и вторичном муллитообразовании материалов на основе ВКВС композиционного состава в процессе неизотермического нагрева и изотермического обжига / Ю. Е. Пивинский, П. В. Дякин // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 10. ― C. 42‒51. [Pivinskii, Yu. E. Research in the field of preparing molded and unmolded refractories based on high-alumina HCBS. Part 7. Sintering and secondary mullite formation of material based on composite-composition HCBS during thermal heating and isothermal heating / Yu. E. Pivinskii, P. V. Dyakin // Refract. Ind. Ceram. ― 2016. ― Vol. 57, № 5. ― P. 536‒544.]

23. Алленштейн, И. Огнеупорные материалы. Структура, свойства, испытания : справочник / И. Алленштейн [и др.] ; под ред. Г. Роучка, Х. Вутнау ; пер. с нем. ― М. : Интермет Инжиниринг, 2010. ― 392 с.

24. Пивинский, Ю. Е. Неформованные огнеупоры. В 2 т. T. 1. Общие вопросы технологии / Ю. Е. Пивинский. ― М. : Теплоэнергетик, 2003. ― 448 с.

25. Пивинский, Ю. Е. Огнеупорные бетоны нового поколения. Взаимосвязь структурообразования и упрочнения / Ю. Е. Пивинский // Огнеупоры. ― 1995. ― № 3. ― C. 2‒8.

26. Peng, Н. Влияние микросилики на свойства корундо-муллитовых саморастекающихся ультранизкоцементных огнеупоров / Н. Peng, J. Li, Myhre // Ре кламная информация фирмы Elkem (Норвегия), 2010.

27. Пивинский, Ю. Е. Высококонцентрированные ке рамические вяжущие суспензии ВКВС и керамобе тоны. Основные этапы развития / Ю. Е. Пивинский // Новые огнеупоры. ― 2003. ― № 2. ― С. 28‒39. [Pivinskii, Yu. E. Highly concentrated ceramic binding suspensions (HCBS) and ceramic castables. Stages in research and development / Yu. E. Pivinskii // Refract. Ind. Ceram. ― 2003. ― Vol. 44, № 3. ― P. 152‒163.]

28. Пивинский, Ю. Е. Кварцевая керамика и огнеупоры. Т. I. Теоретические основы и технологические процессы / Ю. Е. Пивинский, Е. И. Суздальцев ; под ред. Ю. Е. Пивинского. ― М. : Теплоэнергетик, 2008. ― 672 с.

29. Пивинский, Ю. Е. Кварцевая керамика и огнеупоры. Т. II. Материалы, их свойства и области применения / Ю. Е. Пивинский, Е. И. Суздальцев ; под ред. Ю. Е. Пивинского. ― М. : Теплоэнергетик, 2008. ― 464 c.

30. Пивинский, Ю. Е. Кварцевая керамика, ВКВС и керамобетоны. История создания и развития техноло гий / Ю. Е. Пивинский. ― СПб. : Политехника-принт, 2018. ― 380 с.

31. Пивинский, Ю. Е. Высококонцентрированные керамические вяжущие суспензии. Коллоидный компонент и вяжущие свойства / Ю. Е. Пивинский, Ф. С. Каплан, С. Г. Семикова, М. А. Трубицын // Огнеупоры. ― 1989. ― № 2. ― C. 13‒18. [Pivinskii, Yu. E. Highly concentrated ceramic binding suspensions (HCBS). Colloidal component and binding properties / Yu. E. Pivinskii, F. S. Kaplan, S. G. Semikova, M. A. Trubitsyn // Refract. ― 1989. ― Vol. 30, № 1. ― P. 76‒81.]

32. Пивинский, Ю. Е. Высококонцентрированные керамические вяжущие суспензии. Дисперсионная среда, стабилизация и вяжущие свойства / Ю. Е. Пивинский, М. А. Трубицын // Огнеупоры. ― 1987. ― № 12. ― C. 9‒14. [Pivinskii, Yu. E. Highly concentrated ceramic binding suspensions (HCBS). Dispersion medium, stabilization, and binding properties / Yu. E. Pivinskii, M. A. Trubitsyn // Refract. ― 1987. ― Vol. 28, № 11. ― P. 635‒640.]

33. Пивинский, Ю. Е. Высококонцентрированные керамические вяжущие суспензии. Дисперсный состав и пористость отливки / Ю. Е. Пивинский // Огнеупоры. ― 1989. ― № 4. ― C. 17‒23. [Pivinskii, Yu. E. Highly concentrated ceramic binding suspensions (HCBS). Dispersion composition and porosity of casting / Yu. E. Pivinskii // Refract. ― 1989. ― Vol. 30, № 3. ― P. 214‒219.]

34. Пивинский, Ю. Е. Теоретические аспекты технологии керамики и огнеупоров : избр. труды. T. 1 / Ю. Е. Пивинский. ― СПб. : Стройиздат СПб., 2003. ― 544 с.

35. Schnieder, J. Влияние добавок на термомеханические свойства огнеупорных бетонов на золь-гель связующем / J. Schnieder, R. Telle, T. Tonnesen // Огнеупоры и техническая керамика. ― 2013. ― № 1/2. ― С. 85‒89.

36. Ishikawa, M. Refractory castables / M. Ishikawa // Taikabutsu Overseas. ― 1999. ― Vol. 19, № 3. ― P. 7‒13.

37. Пивинский, Ю. Е. Получение и свойства вяжущих высокоглиноземистых суспензий в системе боксит-кварцевое стекло / Ю. Е. Пивинский, Д. А. Добродон // Новые огнеупоры. ― 2002. ― № 5. ― С. 19‒26.

38. Пивинский, Ю. Е. Об эффективности добавок высокодисперсного кремнезема в технологии высокоглиноземистых и корундовых керамобетонов. Часть 1 / Ю. Е. Пивинский, П. В. Дякин // Новые огнеупоры. ― 2009. ― № 1. ― С. 32‒38. [Pivinskii, Yu. E. Efficiency of adding very fine silica in high-alumina and corundum ceramic technology. Part 1 / Yu. E. Pivinskii, P. V. Dyakin // Refract. Ind. Ceram. ― 2009. ― Vol. 50, № 1. ― P. 43‒48.]

39. Пивинский, Ю. Е. Об эффективности добавок высокодисперсного кремнезема в технологии высокоглиноземистых и корундовых керамобетонов. Часть 2 / Ю. Е. Пивинский, П. В. Дякин // Новые огнеупоры. ― 2009. ― № 3. ― С. 34‒40. [Pivinskii, Yu. E. Efficiency of adding very fine silica in high-alumina and corundum ceramic technology. Part 2 / Yu. E. Pivinskii, P. V. Dyakin // Refract. Ind. Ceram. ― 2009. ― Vol. 50, № 2. ― P. 121‒126.]

40. Пивинский, Ю. Е. Основные принципы получения высококонцентрированных суспензий кварцевого песка / Ю. Е. Пивинский, В. А. Бевз, П. Л. Митякин // Огнеупоры. ― 1979. ― № 3. ― C. 45‒51.

41. Пивинский, Ю. Е. Исследование реологических и вяжущих свойств водных суспензий кварцевого песка / Ю. Е. Пивинский // Огнеупоры. ― 1980. ― № 6. ― С. 39‒45.

42. Ходаков, Г. С. Физика измельчения : монография / Г. С. Ходаков. ― М. : Гл. редакция физ.-мат. лит-ры издва «Наука»,1972. ― 307 c.

43. Luz, A. P. Refractory castable engineering / A. P. Luz, M. A. J. Braulio, V. C. Pandolfelli. ― Baden-Baden, Germany : Goller Verlag GmbH, 2015. ― 734 p.

44. Пивинский, Ю. Е. Получение и свойства корундо вых ВКВС и керамобетонов. Часть 3. Процессы литья и объемопостоянство керамобетонов / Ю. Е. Пивинский, П. В. Дякин // Новые огнеупоры. ― 2010. ― № 3. ― С. 27‒34. [Pivinskii, Yu. E. Preparation and properties of corundum HCBS and ceramic concretes. Part 3. Casting and volume constancy of ceramic concretes / Yu. E. Pivinskii, P. V. Dyakin // Refract. Ind. Ceram. ― 2010. ― Vol. 51, № 1. ― Р. 88‒94.]


Supplementary files

For citation: Pivinsky Y.E. Cement-free refractory castable. Part 3. Highly dispersed types of silica as effective components of castable. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2020;(1):28-38. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-1-28-38

Views: 621

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


ISSN 1683-4518 (Print)