Петрургия своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 05.10.2024

Каменное литьё состоит из кристаллических образований (размером 5—800 мкм) и аморфной фазы — стекла. По виду основной составляющей минеральной фазы, в значительной мере определяющей свойства материала, различают пироксеновые, оливиновые, волостанитовые, муллитовые и др. стеклокристаллические материалы.

Основные технологические процессы петрургического производства: приготовление расплава в пламенных или электрических печах; студка и подготовка расплава (предкристаллизационный период); отливка из расплава изделий; кристаллизация и отжиг изделий в термических печах.

Изменяя химический состав расплава, а также температурные и временные режимы подготовки, заливки, кристаллизации и отжига, получают изделия с определёнными эксплуатационными свойствами. Например, у получившего наибольшее распространение пироксенового литья из базальта предел прочности на сжатие 250—500 Мн/м 2 (25—50 кгс/мм 2 ), на изгиб 40—80 Мн/м 2 , химическая стойкость в соляной кислоте 97,5—99,7%, в серной кислоте 99,4—99,9%; потери при истирании 0,04—0,05 г/см 2 , температурный коэффициент расширения (6—7)·10 -6 1/°С (в интервале температур 25—100 °С). Для увеличения прочности и надёжности некоторые стеклокристаллические изделия армируют (например, стальной проволокой).

Петрургическое производство вырабатывает трубы, плиты, лотки для защиты рабочих поверхностей бункеров, желобов, узлов горно-обогатительного, металлургического и энергетического оборудования; кислотоупорные плитки и фасонные детали для химической промышленности; футеровку шаровых мельниц, облицовочные материалы и др. изделия, работающие в условиях воздействия кислот, щелочей или абразивных сыпучих материалов и пульп.

Лит.: Пеликан А., Плавленные камни. Производство и использование в промышленности, пер. с чешск., М., 1959; Проблемы каменного литья, К., 1963; Липовск и и И. Е., Дорофеев В. А., Камнелитейное производство, [М,], 1965.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Петрургия (от греческого petros - камень и ergon - работа) или каменное литьё (stone casting) - технологический процесс производства стеклокристаллических материалов и отливок, получаемых при кристаллизации расплавленных горных пород или отходов различных производств (например, шлака, золы) в процессе формования изделий и последующей их термической обработки [54]. Петрургия зародилась из экспериментов петрологов, моделировавших процессы кристаллизации расплавов и образования минералов в магматических системах. Сырьём для производства каменного литья служат горные породы, шлаки и другие промышленные отходы или синтетические шихты из окислов и других веществ.

Каменная отливка состоит из кристаллических образований размером от 5 до 800 мкм и аморфной стеклообразной фазы. По виду основной составляющей минеральной фазы, в значительной мере определяющей свойства отливок, различают пироксеновые, оливи-новые, волластонитовые, муллитовые, плакиоглазовые и другие стеклокристаллические материалы. Пироксен - группа породообразующих минералов подкласса цепочечных силикатов с общей формулой

M>M [Si₂o₆], где М’ - Mg, Fe 2+ , Na, Ca, Li; M - Mg, Fe 2+ , Fe 3+ , Al, Mn 2+ , Ni 2+ , Ti 3+ , Ti 4+ , Cr 3+ , V 3+ , отличающихся огнеупорными свойствами (отсюда название). Оливин - магнезиально-железистый силикат с формулой (Mg,Fe)₂[SiO₄]. Волластонит - природный силикат кальция с химической формулой Са (Si₃O₉). Муллит - минерал из класса силикатов, химический состав непостоянен: от Al₆Si₂O₁₃ до Al₄SiO₈ (или от 3Al,O₃ 2SiO₂ до 2AL,0 SiO ). Плагиоклаз - группа алюмосиликатных минералов ряда альбит NaAlSi₃O₈ - анортит CaAl₂Si,O₈. В качестве дополнительного материала для улучшения литейных и кристаллизационных свойств петрургических расплавов применяют хромистый железняк, плавиковый шпат (флюорит), известняки, мраморы, доломиты и кварцевые пески.

Одно из основных требований к сырью - экономическая и экологическая эффективность литейного процесса. Камнелитейное производство использует недефицитное минеральное сырьё, отвалы и шлаки, делая их безотходными и улучшая окружающую среду. Следующая группа требований связана с процессами плавления шихты: минералогическая и химическая однородность исходных пород, жидкотекучесть и высокая кристализационная способность расплавов при рабочих температурах. Указанным требованиям лучше всего удовлетворяют базальты, в меньшей степени - диабазы, габбро-нориты, траппы, еще в меньшей - амфиболиты из-за их непостоянного химического, минерального состава и высокого содержания воды.

Первоначальная оценка сырьевых материалов может быть произведена с помощью петрохимических методов, в которых объединяются суммы кислотных, основных и щелочных окислов. Основной характеристикой сырья является коэффициент кислотности:

Z Z о Zb Z' Jo Zb Z vz

Для снижения содержания образующегося в этих реакциях кремнезёма в состав расплава вводят оливины, в результате чего образуются также пироксены:

В совокупности все эти минералы образуют пироксен сложного состава: (Na,Ca)(Mg,Fe 2+ , Fe 3+ , Al,Ti 3+ )[(Si,Al,Fe 3+ , Ti 3+ , Ti 4+ )₂OJ. При увеличении в пироксене петрургического материала CaAl₂SiO₆ и уменьшении железистых минералов его термостойкость повышается.

Базальты, используемые в качестве петрургического сырья, должны содержать > 60 % пироксена. Непригодны базальты с высокими содержаниями магнетита - магнитного железняка состава FeOxFe₂O₃, с крупными вкраплениями оливина (> 10 %), а также плагиоклаза (> 50 %). Во многих случаях опасность представляет избыток окиси кальция, поэтому требуется добавление в шихту SiO₂, MgO или Р₂О₅. Содержание в составе пироксена более 25 % волластонитовой составляющей увеличивает абразивный износ отливок. В зависимости от насыщенности кислородом атмосферы печи и степени неравновесно-сти процесса при переохлаждении расплавов реализуются различные направления кристаллизации минералов. В плавленых базальтах, например, выделяют три направления минералообразования: 1) пироксен-плагиоклазовое - для случая равновесной кристаллизации, когда весь алюминий идёт на построение полевых шпатов; 2) пироксеновое с возможным включением железистых минералов - для неравновесных условий; 3) магнетит-пироксеновое - при кристаллизации с переохлаждением и в окислительной атмосфере (табл. 2.2).

Типы процессов литья из базальта при разных направлениях минералообразования

Химический состав пироксена

Для оценки сырья с учётом вариативности минералообразования (гетероморфизма) используется нормативно-молекулярный метод петрохимических пересчётов П. Ниггли. Трёхкомпонентные материалы можно изобразить на плоскости в треугольнике, в котором каждая вершина соответствует процентному составу компонент Л (а), В(Ь) и С(с). Тогда положение трехкомпонентного состава с определённым соотношением компонент определяется так называемой фигуративной точкой М, находящейся по правилу центра тяжести весов а, b и с, приложенных соответственно к точкам А, В и С (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Нахождение фигуративной точки 3-компонентного петрургического материала на диаграмме Ниггли

Нанесение фигуративной точки М на диаграмму осуществляется следующим образом: разделяют любую сторону треугольника (например, сторону АС) на а + b + с частей; откладывают от каждой вершины отрезки, длина которых отвечает содержанию компонента другой вершины (например, отрезок а от вершины С и отрезок с от вершины А); проводят из концов отрезков линий, параллельных прилежащим сторонам треугольника (соответственно пунктирные линии, параллельные СВ и АВ)‘, на пересечении этих линий получают искомую точку М. Содержание компонента b в составе М на стороне АС изобразится отрезком Ь, заключённым между концами отрезков а и с.

Фигуративные точки состава шихты, отмеченные номерами на диаграмме Ниггли, координатами которой служат группы нормативных величин L (NaAlSiO₄+ KAlSiO₄ + СаА1₂О₄), M(CaTiAlO₄+ Ca₂SiO₄ + + Mg₂SiO₄ + Fe₂SiO₄ + Fe₂O₃) и Q (SiO₂), попадают в треугольник P (пироксены) - F (полевые шпаты) - Ts (силикаты), а для магне-тит-пироксенового варианта минералообразования (см. вариант 3 в табл. 2.2) - на линию P-Ts (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Треугольная диаграмма с нанесёнными фигуративными точками нормативно-молекулярных составов петрургических материалов

Цифрами 1, 2, 3, 14 на диаграмме обозначены каменные мономи-неральные пироксеновые отливки различных заводов; остальные номера - базальты, диабазы и амфиболиты разных месторождений.

Использование диаграммы или непосредственно расчёт по нормативным величинам позволяют корректировать состав шихты. Метод

Ниггли позволяет также рассчитывать количество и состав пироксена в разных вариантах минералообразования.

Для оценки кристаллизационных свойств расплавов и определения их соответствия мономинеральному пироксеновому составу Б.Х. Ханом предложен петрохимический критерий - пироксеновый модуль (М_Рх), который определяют по формуле

М_Рх = 2 + а (/7? 2 ) / а (/7? 4 ) - а (7Я), (2.5)

где a IR" + - суммы ионных количеств металлов соответствующей валентности.

Таким образом, минералого-петрографические исследования играют решающую роль в выборе исходных материалов для создания оптимальных по составу и структуре каменных отливок, а также в контроле на всех стадиях производственного процесса. Основными технологическими процессами петрургического производства являются: приготовление расплава в пламенных или электрических печах; предкристаллизационный период подготовки расплава; отливка из расплава изделий; кристаллизация и отжиг изделий в термических печах. Регулируя температурный и временной режимы процессов производства, а также химический состав расплава, получают каменные отливки с определёнными физическими, химическими и механическими свойствами: плотность р = 2900. 3000 кг/м 3 ; предел прочности на сжатие о_сж = 250. 500 МПа, изгиб о_пг = 40. 80 МПа, растяжение о_р = 20. 25 МПа; твёрдость 7. 8 по шкале Мооса; химическая стойкость в кислотах, характеризуемая относительным сохранением массы ДЛ/> 98 %; истираемость 7?_ист = 0,04. 0,05 г/см 2 ; теплопроводность х =0,7. 1,0 Вт/(мК); температурный коэффициент расширения а = (6.. .7)-10 -6 1/°С (в интервале температур t = 25. 100 °С).

По аналогии с литьём чёрных и цветных металлов на камнелитейных предприятиях из расплава окислов, содержащего до 10-12 компонентов, отливают в земляных, металлических или оболочковых формах технические изделия, которые находят широкое применение в горной, металлургической, химической, цементной и других отраслях промышленности. Петрургическим методом изготавливаются декоративно-художественные и архитектурно-строительные изделия. Использование литого камня является во многих случаях более экономичным, чем изделий из чугуна, стали, цветных металлов, пластмасс, керамики или природного камня. Его можно усилить металлической арматурой (специальными каркасами, сеткой и т.п.), получая конструкционные крупногабаритные строительные детали.

В практике широкое распространение получило производство отливок из базальта. Базальт является каменной породой вулканического происхождения со следующими свойствами: температура плавления /_пл ~ 1250 °С; плотность р = 2,9. 3 г/см 3 ; теплопроводность х = 0,8.. .3 Вт/(м К). Главное достоинство литого базальта в том, что он отличается чрезвычайно высокой износоустойчивостью. Кроме того литой базальт имеет высокую стойкость против кислот и щёлочей любых концентраций. Однако базальтовые отливки уступает металлическим сплавам по механической прочности и сопротивлению удару. Базальт можно обрабатывать только мокрым шлифованием карбидокремниевы-ми кругами. Из базальта отливаются следующие виды промышленных изделий: плитки прямоугольной или специальной формы различных размеров, в том числе с залитыми металлическими креплениями; трубы с внутренним диаметром 200 и 350 мм и длиной 500.. .2000 мм; трубы, колена и тройники в металлической облицовке; желоба горизонтальные и наклонные различных конфигураций; диффузоры, валки, гидроциклоны и другие фасонные отливки; вата, применяемая при изготовлении асбоцементных изделий, а также для тепловой и звуковой изоляции.

Отливки из диабаза получили широкое распространение в промышленности, главным образом в связи с их химической стойкостью и высоким сопротивлением к механическому истиранию. Такие отливки используются при дорожном строительстве, в химической, бумажной, химико-фармацевтической и нефтеперерабатывающей промышленности; они находят применение также для травильных и гальванических ванн в чёрной и цветной металлургии, в машиностроительной, метизной и полиграфической промышленности; для мельниц абразивной и стекольно-фарфоровой промышленности; в художественных производствах. Отливки из диабазов хорошо шлифуются и полируются, причём полированная поверхность имеет вид лучшего чёрного мрамора. Отходы диабазового литья в молотом виде применяются в качестве абразивного зерна - наполнителя в химически стойких и огнестойких цементах.

Светлокаменные отливки имеют крупнокристаллическую структуру и следующий минеральный состав: диопсид - силикат из группы пироксенов, кристаллизующийся в моноклинной сингонии (65-80 %), волластонит (15-30 %), стекло (5-20 %). Основным сырьём являются кварцевый песок, мел (или другие карбонатные породы) и доломит. Светлый литой камень был создан в результате поисков долговечного материала белого цвета для облицовки зданий и изготовления барельефов, горельефов и скульптур. Из него, например, изготовлен декоративный пояс над цоколем по всему периметру главного и других корпусов МГУ.

Покрытие каменных отливок цветными стойкими глазурями, окрашивание их путём введения красителей в расплав, а также их свойство хорошо полироваться позволяют получать декоративно-художественные изделия, конкурирующие с мрамором и яшмой.

Минеральный состав отливок из доменных шлаков характеризуется наличием преимущественно группы породообразующих силикатных минералов - мелилита. Кроме того могут присутствовать волластонит, анортит - минерал из группы полевых шпатов (плагиоклазов) и межкристаллитное стекло.

Главным минералом маложелезистых отливок является жадеит-диопсидовый пироксен (80 %) в виде скелетных, перистых и спутанно-волокнистых образований и стекла (15-20 %). Встречаются также мелкие кристаллы шпинели.

Структура фторфлогопитовых отливок представлена крупными пластинчатыми кристаллами искусственной слюды - фторфлогопита (70-90 %), образующего хаотично расположенные срастания. В промежутках между ними размещены примесные минералы (5-20 %), а в клиновидных пустотах между пересекающимися пластинками слюды и по трещинам её спайности присутствует стекло (2-10 %).

Основные режимы процессов каменного литья из различного сырья приведены в табл. 2.3.

Храм Kecavar (Chennakesava Temple, Somanathapura), Индия. Построен в 1258 г. по традиционной истории.

Кто сможет объяснить как это сделали? Еще можно было бы как-то представить процесс на земле в мраморе, но на потолке в граните? Как и чем выбирали внутренние полости? У многих будет ответ – 3D-принтер. А гранит – масса для печати? Но современные 3D-принтеры не умеют делать ровный углы 90 градусов.

Такой свод не единичный в храме – узоры куполов разные.

Однозначно - литье, резка пластичного материала, формовка (или все вместе). Примитивной механической обработкой такое не изготовить. Но даже к литью здесь множество вопросов.

Аналог - резьба по пластичному материалу, резьба по глине.

В Лавре нашли статую с арматурой внутри. Значит, в то время их отливали, а не вырубали инструментом. Скрин сделан в этом видео.

Подборка статей из старых журналов от m_i_k_o_m_a (кликабельно):

Интересная информация к размышлению о литье базальта из старых журналов. Получается, что принципиальная возможность литья была и в более древние времена. По крайней мере с тех времён, как научились изготавливать стекло. Может камни плавили раньше, чем умели получать стекло?

На эту тему смотреть термин "петрургия"
***

Как саркофаги поместили в эти шахты? Они же не проходят по габаритам даже не смотря на принципиальную невозможность перемещать такие массы по столь сложным помещениям! Вывод один: гранитные саркофаги – изготовлены на месте литьем. А если имеют идентичную породу со стенами, то вырублены и обработаны здесь же. Но информации, подтверждающей это нет. На 34:00 видно, что материал саркофага темнее стен.
***

Город Линдос на восточном побережье острова Родос. Явно кто-то наступил на несхватившиеся блоки – оставил следы.

Вырезать следовики смысла нет. Возможно, дети попали на стройку того времени и наступали по незнанию на будущие блоки в опалубке.

Раствор, промазанный чем-то поверх камня

Не исключаю, что эти якобы расплавленные массы - выходы флюидолитов во время землетрясения, во время катастрофы. Они были горячие и быстро окаменели. Либо был их источник рядом, но спокойный. Его массы брали для отливки блоков строений.

Ранее приводил эту информацию, дублирую в этой статье: СТАБИЛИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСНЫМ ВЯЖУЩИМ
***

Склоны Гранд-Каньона в некоторых местах имеют вот такие наплывы

Американские гиды, сопровождающие сплавляющихся по реке – не знают как это образовалось. Может из подобных масс в других уголках Земли замешивали и отливали блоки, включая гранит? А что, природный материал (как связующее) с добавлением кварцевого песка, полевого шпата – и природный гранит готов!

Явно, что стекали грязевые массы, которые быстро окаменели. Этому процессу не нужны были миллионы лет. Все произошло в обычных условиях на открытом воздухе. Как это могут прокомментировать геологи?

iaa9001 поделился ссылкой на интересную информацию на Youtube-канал. Там автор делает полезные вещи из того, что можно найти в лесу - и только: никаких зажигалок, пластика, ножей и часов, только технологии, которые были доступны охотникам и собирателям каменного века. На этот раз он сделал бетон. Цемент он получил из пепла, добавил в вяжущую субстанцию кирпичной крошки — и получился прочный и нерастворимый в воде материал, который можно использовать в строительстве

Возможно именно по такой технологии получали цемент строители Транссиба (или при его восстановлении). А именно, при строительстве водопропусков: получении раствора для кладки. А может, и литья самих блоков для них.
***

Это тоже можно объяснить только литьем камня
***

Отверстия в виде звезды можно выполнить лишь воткнув прут соответствующего профиля в пластичный камень.
***

Камень — высококачественный строительный материал, придуманный самой природой. Его с древности применяют во всех сферах строительства. Изделия, выполненные из камня, отличаются своей прочностью и долговечностью. Не многие люди знают, что камни можно плавить, а потом из этой массы изготавливать различные предметы. Например, так в конце позапрошлого столетия, в нашей стране отливали огромные и тяжелые каменные ядра. А еще изготавливали брусчатку для мостовых, которые прекрасно служат и сегодня.

Что такое петрургия

Более того, эта сфера промышленности имеет название — петрургия. Некоторые заводы по плавлению камней существуют и в современной России. Например, в Нижнем Тагиле фабрика и сегодня функционирует, имеет очень долгую и насыщенную историю.

Петрургия позволяет создавать изделия из камней

Как плавили металл

Например, базальт — отличный материал природного происхождения. Туда же относится гранит вкупе с мрамором. Обычно их используют крупными платинами. А что, если их расплавить? Ведь сама наша планета плавит в своих недрах камни и породу, выбрасывая на поверхность в виде лавы. Этим вопросом задались многие химики и вулканологи СССР, после был образован первый камнелитейный завод в столице.

Камни в печи

Здесь плавили базальт и диабаз. Изготовленные детали применялись во многих сферах, особенно в строительстве. Например, металлические трубы могут выйти из строя уже через несколько лет из-за коррозии или воздействия агрессивных внешних факторов. Облицованные же камнем они служат на протяжении долгих десятилетий и даже больше.

Само производство очень схоже со сталеварочным. В огромную печь, в которой поддерживается температура в 1450 градусов, через определенное время подкидывают камни, разбитые на небольшие фракции. Это делается для наиболее эффективного плавления. Причем сырье не просто забрасывают в жерло печи, а на специальную полку из жаропрочного кирпича, это нужно для того, чтобы камень нагревался и равномерно плавился.

Долгое время считалось, что каменное сырье заменит многие материалы, в том числе сталь. Этого не случилось в виду многих причин, в основном из-за дороговизны подобного производства.

Ранее мы писали об уникальной технологии древних людей, благодаря которой лампы горели тысячи лет.

Читайте также: