Цирконистые огнеупорные материалы

Цирконистые материалы имеют в качестве огнеупорной основы или чистый диоксид циркония ZrO₂ с температурой плавления 2950 °С или минерал циркон (ортосиликат цир­кония ZrO₂·SiO₂) с температурой плавления 2430 °С. Пер­вые называются циркониевыми, а последние — цирконовыми.

Циркониевые огнеупоры изготовляют из минерала бадделеита, состоящего из диоксида циркония ZrO₂ и встречаю­щегося в природе с такими примесями, как Аl₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃ и др. К тонкомолотой шихте добавляют 4—5 % изве­сти, служащей в качестве стабилизатора полиморфных пре­вращений ZrO₂ и предупреждающей значительное измене­ние объема изделий при нагреве в процессе службы благодаря созданию устойчивой кристаллической структуры. Из этой массы делают брикеты, подвергаемые затем пер­вичному обжигу при 1700 °С. Обожженные и остывшие бри­кеты размалывают, добавляют 10 % порошка необожжен­ного диоксида циркония и, получив посредством прессова­ния, трамбовки или отливки в формы изделия, подвергают их окончательному обжигу при 1700 °С.

Цирконовые огнеупоры изготовляют по технологии, от­личающейся от описанной только тем, что в качестве сырья используют циркон, к которому при первичном обжиге не добавляют известь. В окончательный состав цирконовых ог­неупоров входит 59—63 % ZrO₂ и 32—34 % SiO₂.

Применение и свойства цирконистих огнеупоров

Цирконистые изделия имеют высокую температуру службы: порядка 1700—1800°С и достаточно высокую термостойкость до 12 водяных теплосмен. Из этого материала выполняют тигли, предназначенные для плавки чистой пла­тины, иридия и других металлов этой группы, а также квар­цевого стекла. Однако диоксид циркония плохо противо­стоит основным шлакам при высоких температурах (около 2000 °С) и совсем плохо сопротивляется воздействию окси­дов железа и марганца. Это исключает применение цирко­ниевых тиглей для плавки железа и марганца в окислитель­ной среде. Диоксид циркония может также вступать во взаимодействие с углеродом при высоких температурах, об­разуя хрупкие карбиды. Циркониевые тигли выдерживают более 30 плавок платины.

Цирконовые изделия применяют для футеровки соляных ванн для нагрева стальных деталей под термическую обра­ботку, а также для изготовления стаканов и вкладышей ма­шин непрерывного литья заготовок. Значительная хрупкость этих изделий ограничивает их применение.

Циркониевые и цирконовые массы для обмазок рабочих поверхностей находят успешное применение в различных высокотемпературных печах и установках для защиты наи­более подверженных износу элементов футеровки.