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: 162
Скачиваний: 1
ции. Эффективность обогащения в тяжелых суспензиях видна, из табл. 2 [18; 19; 20, с. 120]. Этот способ обога щения реализуется в промышленности [21].
По данным [22], тяжелая суспензия из ферросили ция имеет плотность 2,9—3,0 г/см3, причем его расход составляет 300 г на тонну магнезитового концентрата, степень удаления СаО 63,5 %.
Обогащение магнезитов флотационным методом при менимо при тонком взаимопрорастании минералов, под лежащих разделению. В отличие от гравитационного метода при флотационном необходимо тонкое измель чение магнезита. Эксперименты по флотационному обо гащению семибратских и саткинских магнезитов пока зали перспективность применения этого метода.
Семибратская порода содержит 60—70% магнезита, 8—15% доломита, 3—11% кальцита, 1—2% брейнерита, 2—5% талька, 2—4% хлорита и 0,5—1% кварца. Со держание в породе MgO 37—42% и СаО 4—11% при
п.п. п. 47,6—48,6%.
Вкачестве собирателя (реагента, способствующего прилипанию твердых частиц к пузырькам газа и за креплению на них) используют кубовые остатки синте тических жирных спиртов, смесь технических жирных кислот (стеариновой, олеиновой и линолевой). В каче
стве депрессоров доломита и кальцита применяют гек саметафосфат натрия совместно с карбоксиметилцеллюлозой в щелочной среде (соде) при рН=10ч-10,5. Для проведения флотации магнезит измельчают, обеспечи вая содержание фракции <0,09 мм, в количестве 70— 85%. Эффективность флотационного обогащения раз ных магнезитов видна из данных табл. 3 [23, 24, 71,257].
Магнезитовый концентрат, получаемый после флота ции, можно обжигать мокрым способом либо [25] обез воживать и затем обжигать в брикетированном виде. Однако, по данным [24], для получения из саткинского магнезита, обогащенного флотацией до содержания- 94—96,5% MgO, хорошо спеченного порошка (порис тость 6—14%) необходимо предварительное, до. брике тирования, тонкое измельчение обогащенного магнезита до дисперсности, характеризуемой содержанием зерен < 6 0 мкм не менее 95% при содержании более 50% зе рен < 1 0 мкм.
По другим данным [26], для полного спекания (ка жущаяся плотность 3,47 г/см3) флотационного концент-
15
Т а б л и ц а 3
Обогащение магнезитов флотационным методом
|
Стадия |
|
Выход |
Содержание, % |
||
Магнезит |
Продукт |
от |
|
|
|
|
обогаще |
руды, |
|
CaO |
|
||
|
ния |
|
% |
MgO |
SiO: |
|
Семибратскпй, |
Исходный |
100,0 |
41,7 |
3,7 |
3,7 |
|
проба № 1 |
|
Концентрат |
56,1 |
45,4 |
0,8 |
1,0' |
Семибратскпй, |
Исходный |
100,0 |
36,9 |
11,3 |
1,9 |
|
проба № 2 |
|
Концентрат |
45,1 |
45,7 |
1,6 |
0,3 |
Саткинский, |
__ |
Исходный |
30,7 |
42,9 |
4,6 |
1,18 |
проба № 1 |
I |
Концентрат |
47,1 |
0,8 |
0,1 |
|
|
и |
Концентрат |
25,1 |
46,3 |
1,4 |
0,2 |
|
іи |
Концентрат |
11,6 |
43,2 |
4,8 |
0,4 |
Саткинский, |
* |
Исходный |
31,0 |
44,6 |
3,0 |
0,6 |
проба № 2 |
I |
Концентрат |
46,6 |
0,5 |
0,1 |
|
|
и |
Концентрат |
32,3 |
46,1 |
1,2 |
0,2 |
|
іи |
Концентрат |
5,7 |
43,4 |
3,9 |
0,3 |
рата магнезита следует его обжигать при 1000—1200° С, |
измельчать до зерен, средний размер которых 1,5 мкм,
брикетировать при давлении 2100 кгс/см2 |
и обжигать |
3 ч в интервале температур 1650—1750° С. |
|
Для обезвоживания флотационного концентрата при |
|
меняют центрифуги. Брикетирование ведут |
на вальцах |
.в чечевицеобразный брикет. Для связки используют пылеунос из фильтров .вращающихся печей; он обеспечи
вает предел прочности |
брикета |
после схватывания |
||
200 кгс/см2 [22]. |
содержании |
и |
распределении |
|
При |
благоприятном |
|||
одислов |
железа, концентрирующихся |
непосредственно |
в магнезите, но не в примесях осуществляют электро магнитное обогащение измельченного обожженного магнезита. При этом способе в отвал выделяются немаг нитные примеси, а полезным концентратом являются магнитные зерна магнезита. Так, обогащенный магне
зит содержит, |
например, 91% MgO, 3—5% CaO, 0,5% |
S102 и 5—7% |
Fe20 3 [25]. |
16
В работе [27] показано, что зерна саткинского спе ченного магнезита белого цвета, содержавшие 54% СаО и 32% MgO, обладали магнитной восприимчивостью, равной (9,2—12,3)-ІО-6 см3/г, тогда как остальные бога тые окисью магния зерна имели магнитную восприимчи вость (31,3—51,3)-ІО-6 см3/г. При обработке этого маг незитового порошка в зернах 3—1 мм на электромагнит ном сепараторе с высокой интенсивностью магнитного поля слабомагнитные зерна с высоким содержанием окиси кальция отделялись от остальных зерен, богатых окисью магния. В результате при содержании в исход ном порошке окиси кальция 4,9% в обогащенном порош ке оно снизилось до 3,0%.
В исследовании [28] показана принципиальная воз можность разделения саткинского магнезита от загряз няющего его доломита в электрическом поле коронного разряда при оптимальной крупности . обеспыленных и высушенных зерен размером 1—0,2 мм. Этот способ может быть использован только в сочетании с другими, главным образом для обработки мелких классов.
Указывается [26] на весьма положительные резуль таты комбинированного флотационно-магнитного обога щения магнезита. По имеющимся данным, в США и Австрии обогащение природного магнезита доводят до содержания в нем примесей не более 2%.
В процессе обжига во вращающейся печи магнезит подвергается глубоким изменениям, в результате кото рых карбонат магния превращается в окись магния — периклаз, а примеси образуют монтичеллит, форстерит, магнезиоферрит, магнетит, двухкальциевый силикат, двухкальциевый феррит, мервинит, шпинель и свобод ную окись кальция.
Указанное минералообразование протекает по мере перемещения подаваемого в печь магнезита от ее хо лодного конца к выгрузочному. Поскольку процесс де карбонизации сильно эндотермичен и требует достиже ния температуры ~650°С, то он растягивается на зна чительную часть длины печи. Так, по данным [29], при общей длине печи 90 -м подогрев кристаллического маг незита до начала декарбонизации протекает ' по длине 15 м, декарбонизация занимает 50 м, а всего разложе ние карбоната занимает 65 м, или ~72% от всей длины печи. Изменения химического состава обжигаемого маг незита на этом весьма протяженном участке связаны
2 -3 4 8 |
17 |
с основным процессом — выделением углекислоты. Поэ тому у магнезита уменьшается величина потери при про каливании и соответственно увеличивается содержание окиси магния. С повышением температуры по мере пе ремещения магнезита в печи количество выделяющейся углекислоты на 1 пог. м ее длины нарастает, соответст венно с чем увеличивается и количество окиси магния
|
|
|
|
|
Рис. 1. Изменение по длине |
|||
|
|
|
|
|
вращающейся |
печи |
нараста |
|
О |
20 |
40 |
60 |
во |
ния |
потерн углекислоты (/) |
||
и |
содержания |
в |
порошке |
|||||
|
|
Д л и м а |
л еч и Л/і |
|
|
окиси магния |
(2) |
в обжигаемом материале (рис. 1). При этом интенсивно декарбонизация протекает на участке длины печи 40—• 60 м, обусловливая^ равномерностью кусков.
В результате декарбонизации изменяется фазовый состав обжигаемого материала. На самой начальной стадии декарбонизация протекает по плоскостям спай ности кристаллов магнезита, и ее продуктом является изотропное скрытокристаллическое вещество с заметно пониженным по сравнению с периклазом показателем преломления. По мере повышения температуры процесс декарбонизации развивается, захватывая все больший объем кристаллов магнезита. При этом нарастание раз ложения карбоната сначала идет медленно, а затем ин тенсифицируется. Повышение температуры процесса приводит к упорядочению кристаллической решетки
окиси магния и |
увеличению |
показателя прелом |
ления. |
обусловливает |
значительное увели |
Декарбонизация |
чение пористости кусков и частичное растрескивание крупных кусков магнезита. После окончания выделения углекислоты пористость зерен фракции 3—1 мм состав ляет 60% [29], что соответствует теоретически возмож ному максимальному ее значению [30]. Медленность декарбонизации на длине 55—65 м обусловлена тем, что на этом участке разлагаются крупные куски доломитизированиого магнезита и доломита.
18
Наличие в природном магнезите примесей окислов кальция, кремния, алюминия и железа, распределенных
в общем случае |
неравномерно, |
обусловливает |
в рас |
сматриваемый |
период обжига |
протекание |
реакций |
в твердых фазах с преимущественным перед |
окисью |
||
магния связыванием окиси кальция. |
|
Реакция между окисями кальция и железа начинает ся при 670° С [31], активизируется с дальнейшим повы шением температуры и заканчивается при 900—1000°С с образованием однокальциевого феррита. При избытке окиси кальция последняя реагирует с ферритом каль ция начиная с температур 900—1000°С с образованием
двухкальциевого феррита. С окисью |
железа |
в окисли |
|
тельной атмосфере реагирует и окись |
магния |
сначала |
|
с малой скоростью при 600° С, а затем |
со значительной |
||
скоростью при 1200—1400° С с образованием |
магнезио- |
||
феррита; последний растворяется в |
периклазе. В вос |
становительной же атмосфере при 800—1400° С окись магния и закись железа образуют твердые растворы. Окись магния взаимодействует с магнетитом с образо ванием магнезиоферрита и закиси железа; при темпера1
туре |
выше |
1025° С протекает обратная |
реакция. Нали |
|
чие |
в сырье кремнезема обусловливает |
реакцию его |
||
с окисью |
кальция, начинающуюся |
при |
550—650° С |
и приобретающую значительную скорость при 1000— 1200° С; при этом одновременно образуются Ca2Si04 и СазБігО?, а при температуре выше 1200° С — преиму щественно Саз5і20 7. Образование форстерита с кристал лическим кремнеземом начинается при 900° С и закан чивается при ~ 1450° С. Ортосиликаты магния и каль ция при 900—950° С способны реагировать друге другом, образуя ортосиликат кальция и магния— монтичеллит. Неоднородность обжигаемого магнезита по крупности кусков и их минералогическому составу обусловливает одновременное протекание в разных кусках сырья раз личных из указанных реакций. Результатом этого явля ется, что часть окиси кальция остается несвязанной, хо тя при обжиге до 1200—1300° С она должна полностью связыватьЬя в присутствии избытка свободной окиси магния [30].
В условиях гомогенности обжигаемой смеси окислов MgO, CaO, Fe20 3 и Si02 с преобладающим содержанием окиси магния устанавливаются следующие взаимодейст вия [32]. Количество свободной окиси кальция при тем
2* |
19 |
пературе выше 700° С быстро убывает в результате об разования ферритов кальция и при температуре выше 1150° С свободная окись кальция отсутствует. Образова ние магнезиоферрита начинается при 550—600° С; его количество до 1050° С постепенно увеличиваете^ при од новременном растворении в периклазе, а выше 1050° С растворение магнезиоферрита в периклазе идет быстрее, чем его синтез, и заканчивается при 1250° С. При темпе ратуре выше 1500° С свободная окись железа в смеси отсутствует, начиная связываться при 550° С. Образова ние форстерита (с аморфным кремнеземом) устанавли вается при 550° С, и оно максимально при 1250° С, а об разование оливина относится к температурам, превыша
ющим 1150° С. |
Мервинит |
образуется начиная от |
|
температуры 1000° С и вплоть до 1300° С, а |
акерма- |
||
нит — начиная с |
1230° С и |
с максимумом, при |
1420° С. |
На рассмотренном участке вращающейся печи не происходит еще заметного спекания материала. Оно на чинается и протекает на участке печи длиной 65—81 м; пористость зерен фракции 3—1 мм снижается до 5—6%. Образуются агрегаты из сцементированных зерен раз ного состава, в результате чего порошок в целом укруп няется. . Несцементированные силикатами в агрегаты зерна < 3 мм представляют агрегатные псевдоморфо зы периклаза по магнезиту и скопления отдельных зе рен и кристаллов периклаза. Интенсивное спекание по рошка наблюдается при наличии силикатов и магнезио феррита. Нагревание материала до более высоких температур обусловливает увеличение размеров кри сталлов периклаза и образование между ними силикат ных пленок. Предельная температура обжига достигает 1650—1680° С.
Свободная окись магния, образующаяся в результа те декарбонизации магнезита, имеет истинную плот ность, значительно меньшую, чем периклаз, образую щийся при высоких температурах. Так, при температу рах обжига магнезита 800, 1000, 1200 и 1600° С истинная плотность составляет соответственно 3,333; 3,512, 3,525 и 3,567 г/см3 при уменьшении параметра кристалличе-
О
ской решетки от 4,2135 до 4,2105 А [33]. Это является результатом особенностей механизма разложения кар боната с образованием окисла [30].
На относительно коротком участке печи (81—90 м) происходит охлаждение материала, выходящего из зоны
20