Каменное литье

Каменным литьем называют материалы и изделия, полученные из расплавленных горных пород (базальтов, диабазов, доломитов и др.) методом литья.

Каменное литье состоит из кристаллических образований размером 5—800 мкм и аморфной стекловидной массы. В зависимости от основного материалообразующего минерала его подразделяют на пироксеновое, мелилитовое, муллитовое, корундовое и др. Для производства строительных  материалов обычно применяют пироксеновые (базальтовые, диабазовые, базальт- доломитовые и др.) конгломераты черного, зеленоватого, светло-желтого и почти белого цветов. У мелилитовых материалов серозеленый цвет, у муллитовых – темно-серый, у корундовых – светло-серый и светло-желтый.

В СНГ в зависимости от исходного сырья производят в промышленных масштабах каменное литье трех видов:

  • кислото- и износостойкое из базальта, диабаза и доломита (кислотоупорные футеровочные плитки для химической промышленности, футеровка и шары для мельниц;
  • трубы, лотки для защиты рабочих поверхностей бункеров, желобов и других узлов горно-обогатительного, металлургического и энергетического оборудования; плитки для полов;
  • броня для каналов гидрозолоудаления на ТЭЦ, штуцеры и другие фасонные изделия);
  • термо- и износостойкое муллитовое из шихты, состоящей из боксита, глинозема, каолинита и др. (брусья для футеровки стеклоплавильных печей);
  • атмосферостойкое из диопсида (плитки белые для наружной облицовки зданий).

Каменное литье характеризуется следующими свойствами: плотность – 3000 кг/м3; предел прочности при сжатии – 200004-50000 МПа, при изгибе – 3000 – 8000 МПа, при растяжении – 20004 – 4-2500 МПа; твердость по шкале Mooca для пироксенового литья – до 7,5 для корундового – до 9; потери при истирании – 0,04 4-0,05 г/см2; пористость – до 0,2%; водопоглощение – 0,1 4-0,2 %; теплопроводность— 0,74-1 Вт / (м – К).

К преимуществам каменного литья относятся высокая химическая стойкость, термо- и износостойкость, значительная механическая прочность, твердость. Оно не подвержено коррозии и старению, чем выгодно отличается от металлов и полимеров.

Технология производства каменного литья зародилась в 20-е годы нашего века в СНГ и Германии. Она включает следующие операции: подготовку сырьевых компонентов (очистка, измельчение, просеивание, дозировка); плавку шихты в пламенных шахтных, ванных, вращающихся или дуговых электрических печах при температуре 1350—1450 °С; охлаждение расплава до 1250 °С для стабилизации структуры и уменьшения усадочных дефектов в готовой продукции; литье в подогретые постоянные формы из чугуна или жароупорной стали, либо во временные силикатные формы; медленное охлаждение; механическую обработку поверхности и кромок.

Для снижения внутренних напряжений, возникающих при охлаждении, отливки подвергают частичной кристаллизации, отжигу в специальных печах при температуре 800—900 °С. Материалы формуют методами статического или центробежного литья; в производстве волокон (например, из базальтового расплава) используют метод раздува сжатым воздухом или паром струи расплава.

Регулируя температурный и временной режим технологического процесса, а также химический состав расплава, получают каменное литье с заданными эксплуатационными свойствами.