Файл: Кайнарский И.С. Основные огнеупоры (сырье, технология и свойства).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 218
Скачиваний: 1
мит, заключается в том, что способность доломитов к і спеканию в обжиге уменьшается от мелкокристалличес- J ких к крупнокристаллическим. Вместе с тем способность у к спеканию зависит также от содержания свободной оки си кальция, окиси магния и суммы образующихся при;/ обжиге четырехкальциевого аяюмоферрита и двухкаль циевого феррита или четырехкальциевого алюмоферрита и трехкальциевого алюмината. В общем случае наиболее способны к спеканию мелкокристаллические доломиты с пониженным содержанием свободных окислов кальция и магния, тогда как весьма трудно спекаются крупнокрис таллические доломиты с низким содержанием полутор
ных окислов. Так, первые могут спекаться при 1500° С, а і / вторые — не ниже .1700° С [7].
По своему химическому составу доломиты должны иметь максимальное содержание свободных окислов ] кальция и магния при минимальном содержании полуторных окислов и кремнезема. Этим обеспечивается вы сокая устойчивость доломита к металлургическим шла- . кам. Вместе с тем следует учитывать, что Мп20 3, Fe20 3, A b o s и Сг20 3 ускоряют спекание доломита по убываю щей эффективности, тогда как R20, Si02, P 2Os и Мо03 его тормозят [8—11].
ПЕРЕРАБОТКА И ОБЖИГ ДОЛОМИТА
Доломиты перед обжигом обогащаются. Ручное обо гащение доломита имеет задачей удаление пустой поро ды (кусков крупнее 50 мм известняка, глины и др.). Оно осуществляется так же, как описано для магнезита.
Обогащение доломита от рыхлых глинисто-песчаных примесей осуществляют дроблением доломита мельче | 80 мм и последующим разделением на классы 80—25 и І 25—5 мм, тогда как класс < 5 мм идет в отвал.
Обогащение мокрым способом отличается от описан ного сухого способа тем, что класс -<25 мм промывается на грохоте и отделяется шлам, содержащий загрязне ния. Промывка доломитов дает положительные резуль таты для снижения содержания загрязнений [12]. Осу ществляют промывку используемой для обжига фрак ции на ситах для удаления мелких фракций, идущих в отвал [13].
• Чистота доломита и высокая его спеченность имеют важнейшее значение для его стойкости в условиях воз действия шлаков.
154
Переработка доломита перед обжигом во вращаю щихся печах сводится к следующим операциям. Первич ное дробление доломита и его грохочение с целью выде ления доломита, непосредственно поступающего на обжиг, и доломита с крупностью выше заданной, подлежа щего дальнейшему доизмельчению. Первичное дробле ние осуществляется на молотковой или щековой дробил ке, а вторичное — на конусной или валковой дробилке; рассев ведут на вибрационных грохотах. В результате после последующего просева вторично дробленого доло мита получают фракцию < 3 0 —25 мм, непосредственно используемую для обжига во вращающейся печи. Такая простейшая схема реализуется для производства метал лургического доломита по сухому способу; она характе ризуется отсутствием отходов сырого доломита и воз вратом в печь обожженной мелкой фракции < 2 мм.
Несколько сложнее схема переработки доломита по зернистому способу. По этой схеме первичное и вторич ное дробление проходит весь доломит на указанных выше агрегатах, а затем его разделяют на грохотах на задан ные фракции. Выделяемые при этом способе основные зернистые фракции могут подвергаться промывке. На иболее мелкую фракцию (обычно < 8 или 5 мм) можно измельчать и обжигать по мокрому способу либо ее ис пользуют как флюс или удобрение.
При обжиге части или всего доломита по мокрому способу добавляется еще тонкое мокрое измельчение в трубной мельнице и хранение шлама в шлам-бассейнах с перемешиванием его сжатым воздухом. Мокрый спо соб обжига доломита оправдан при использовании весь ма чистых доломитов, обжиг которых в кусках и зернах не обеспечивает необходимого спекания [14].
Для мокрого способа обжига изготовляемый из доло мита шлам должен обладать специфическими свойства ми. Помол шлама производят до остатка >0,09 мм в пределах 6—10%, а влажность его 27—32%. Разжиже ние шлама может осуществляться добавкой с. c.j6., кото рую вводят в количестве 0,12—0,25%, что позволяет сни зить влажность шлама до 24—27%. Вязкость Шламов без добавок 22—44 Пз, а с добавкой 17—18 Пз.
Дисперсность шламов за-метно влияет на их теку честь, которая уменьшается от 56 до 52 мм (диаметр расплыва конуса из шлама) при снижении остатка >0,09 мм от 13 до 2% без введения добавок и от 68 до 58 мм
155
при введении с. |
с. б. Оседание |
шламов, |
оценивае |
мое влажностью верхнего слоя при |
отстаивании, значи |
||
тельно замедляется |
при введении с. с. б. Так, |
шлам без |
добавок увеличивает за 3 ч влажность верхнего слоя от 29.5 до 40,5%, тогда как с добавкой с. с. б. от 25 до 31 %.
Влажность шламов может быть уменьшена на 6— 13% (абс.) вакуум-фильтрацией [15]. По данным [16], для фильтрации доломитового шлама целесообразно применять дисковый фильтр и подогревать шламдо40°С. При этом производительность фильтра достигает 1,1 г/(м2-ч) фильтрующей поверхности при скорости вра щения фильтра 1 об/мин; толщина осадка составляет 10.5 мм. Влажность шлама снижается фильтрацией от
32—30 до 18—15%. |
I |
При обжиге доломита |
в виде гранул его тонкое из |
мельчение в трубной мельнице осуществляют по сухому способу; гранулирование порошка производят при ув лажнении его раствором с. с. б. [17]. Для обжига в ав томатических шахтных печах выделяют доломит круп ностью 80—40 мм.
Известно применение двустадийного обжига доломи та; первый обжиг низкотемпературный производят во вращающейся печи, полученный активный порошок бри кетируют на прессвальцах и брикет обжигают при вы сокой температуре в шахтной печи на газовом топливе
[18].
Предварительная интенсивная подготовка сырья с од новременным введением добавок могут значительно ин тенсифицировать спекание чистых доломитов. Так, по данным [19], спекание значительно изменяется при ис пользовании чистого лисьегорского доломита (сл. SiC>2, 0,13% Fe20 3, 0,05% АІ2О3+ТЮ 2) в зависимости от спо соба предварительной обработки доломита. Обжиг до ломита при 1100° С с его последующим гашением и бри кетированием обеспечивает полное спекание брикета при 1500° С. Введение в так подготовленный доломит до бавки 1% CaF2 снижает температуру спекания до 1300— 1400° С, т. е. на 100—200 град,’и резко увеличивает проч ность брикета. В соответствии to снижением пористости брикета при более низких температурах рекристаллиза ция окиси кальция при добавке CaF2 усиливается. Пред варительный обжиг доломита при 1100° С с заменой га; шения измельчением <0,1 мм с использованием добав ки CaF2 не обеспечивает спекания при 1500° С.
156
Для обжига во вращающихся |
печах используют не |
|
классифицированные |
доломиты, |
дробленые до разной |
степени крупности. |
При обжиге |
трудноспекающегося |
еленовского доломита в кусках до 40—50 мм необходи ма температура 1700—1750° С. При таком способе, мел кие (< 1 2 мм) зерна размягчаются и налипают на футе ровку печи. При обжиге этого же доломита, но измельчен
ного до |
< 25 |
мм, достаточна предельная температура |
||
1550—1600° С, |
причем уменьшается |
налипание |
мелких |
|
фракций |
на |
футеровку. Отделение |
мелкой |
фракции |
(< 5 мм) |
значительно улучшает работу печей [20]. Ис |
пользование для питания печи данковского доломита с отсеянной мелочью < 5 мм крупностью 30—5 мм при температуре обжига 1750—1780° С подтверждает .приве денные выше данные. Образование на футеровке доло митовой наварки наблюдалось лишь при больших тепло вых нагрузках, когда кажущаяся плотность обожженного доломита превышала 2,8 г/см3. Спеченный доломит со держит фракцию > 2 5 мм в количестве 3% и < 5 мм 6% [21] . При обжиге ткварчельского доломита крупностью 30—5 мм при температурах 1680—1710° С наварка на фу теровке не образовывалась. Спеченный доломит содер жал фракцию > 2 0 мм в количестве 2% и < 2 мм 2,6% [22] . Обжиг алексеевского доломита крупностью 25— 5 мм обеспечивает получение спеченного доломита с кажущейся плотностью 3,0—3,24 г/см3 [23]. Приведен ное показывает, что верхний размер кусков неклассифи цированного доломита не должен превышать 30—25 мм и что фракция < 5 мм должна отсеиваться во избежание образования наварки на футеровке, улучшения хими ческого состава спеченного доломита и обеспечения одно родности продукта.
Для улучшения спекания трудноспекающихся доло митов и снижения способности спеченного доломита к гидратации применяется добавка немолотой (во избежа ние уноса) железной окалины, -которую вводят в коли честве нескольких процентов. Так, при обжиге чистых доломитов месторождения Темир-Тау признана целесо образной добавка 2% немолотой железной окалины к доломиту крупностью 30—4 мм либо тонкомолотой же лезной руды. Для налипания окалины на доломит его предварительно увлажняют раствором с. с. б. [24]. По ложительные результаты получены при обжиге с 3— 3,5% окалины лисьегорских доломитов крупностью 25—
157
Омм [25], карабаурских доломитов [26] и др. Такой до ломит носит название полустабилизированиого из-за снижения его способности гидратироваться.
Отмёчается, что добавка окалины приводит к усилен ному образованию наварки на футеровке, особенно при обжиге доломита без отсева мелких зерен крупностью 25—0 мм [27]. При обжиге неклассифицированного еле-
новского доломита с добавкой 1,5—2% |
окалины через |
||||||
|
|
|
10—15 суток на футеров- |
||||
3,6 |
|
|
ке образовались |
кольца |
|||
ЗА |
_____Рлотностъ |
|
толщиной до 0,7 м [20]. |
||||
|
Приведенное |
показы |
|||||
: теоретический предел |
|||||||
Щ -? |
объемной массы |
|
вает, что наличие в обжи |
||||
t ♦ 1 I I ♦ * S/Объемная |
|||||||
1 з,о |
252219 16 13 9 6/3 усадка,% |
гаемом |
доломите мелких |
||||
6 7 6 5 6 3 / 1 |
Линейная |
зерен |
повышает |
способ |
|||
tb А0 |
|
усадка,% |
ность |
доломита |
образо |
||
|
|
вывать на |
футеровке на |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
варку, |
особенно |
при |
вве |
|
гл |
|
|
дении добавки окалины. |
||||
|
|
В работе [28] |
подроб |
||||
г.2 |
|
|
но освещается вопрос об |
||||
Температура,°С |
|
условиях образования на |
|||||
|
|
||||||
ной массы н усадки доломита от тем |
варки на |
футеровке |
вра |
||||
щающихся печей при |
об |
||||||
Рнс. 33. Зависимость плотности, |
объем- |
|
|
|
|
|
|
|
пературы его нагрева |
|
жиге доломита и рассмат |
||||
|
|
|
ривается |
ее использова |
|||
ние для создания защитного покрытия. |
|
|
виде до |
||||
Обжиг доломита в |
зернистом виде, т. е. в |
статочно узкой фракции, особенно целесообразен, если он используется в производстве безобжиговых смолосвя занных огнеупоров. Такой спеченный зернистый недроб леный после обжига доломит получают обжигом во вра щающихся печах дробленого сырого доломита в виде узких фракций: 8—2, 15—8 или 25—8 мм, имеющих мар кировку соответственно ДЗ-8, ДЗ-15 и ДЗ-25.
Значение степени спекания выявляется на рис. 33 [29], демонстрирующем величины потенциальной усад ки доломита в зависимости от его исходной объемной массы, а следовательно, его возможной дополнительной усадки в службе, приводящей к скалыванию футеровки. Предельные величины усадкимогут реализоваться в службе по мере выгорания углерода из футеровки.
При обжиге кускового и зерненного доломита интен сификация спекания может быть достигнута методом
158
теплового удара. Сущность метода состоит в том [30], что доломит активизируется предварительным нагре вом до 800—1000° С в шахтном подогревателе, а затем поступает непосредственно во вращающуюся короткую печь в зону высоких температур. При нагревании сы рой доломитпретерпевает ряд физико-химических про цессов, в результате которых образуется спеченный до ломит.
Образование спеченного доломита происходит как результат декарбонизации минерала доломита и взаи-j модействия окиси кальция с основными примесями Si02, •: Fe20 3, Abos, тогда как окись магния остается несвязан- і ной до тех пор, пока имеется свободная СаО, что харак терно для спеченного доломита.. Реакции начинают про-і текать при относительно низких температурах в твердыхъ
фазах, а в дальнейшем и с образованием расплава. |
' |
|
При 900—1000°С окись кальция и |
глинозем образу |
|
ют первично Са0-А120 3 независимо от |
исходного избы |
|
точного содержания СаО; в дальнейшем с повышением
температуры |
более 1200° С в качестве |
промежуточного |
соединения |
образуется 5Са0-ЗА120 3 |
за счет реакции |
СаО с Са0-А120 3, а затем при 1300—1400° С образуется еще более богатое окисью кальция соединение ЗСаОХ
х а і2о 3.
Так как одновременное наличие в доломите А120 3 и Fe20 3 приводит к образованию в первую очередь 4СаО-Al20 3-Fe20 3, то образование ЗСа0-А120 3 возможно при условии избытка А120 3 над Fe20 3, т. е. при отноше нии по массе Al2O3:Fe2O3>-0,64.
Между окислами кальция и железа интенсивно про текает реакция с образованием феррита кальция CaF2C>4 как первичной фазы при твердофазовой реакции. Эта реакция начинается при 670° С, активизируется с повы шением температуры и завершается при 900—1000° С. Скорость образования феррита кальция значительно больше, чем магнезиоферрита. Поскольку в доломите окись кальция всегда в избытке, то в результате твердо фазовой реакции между СаО и CaFe204 образуется двух кальциевый феррит Ca2Fe20 5; эта реакция начинается при 900—1000° С. Вместе с тем образование в доломите двухкальциевого феррита в свободном состоянии воз можно при соблюдении условия. А120 3: Fe2O3<0,64.
Образование 4Ca0-Al20 3-Fe20 3 происходит при на греве. доломита до 1350° С. Реакция в твердой фазе оки-
159