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: 220

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

новнон задачей обжига является обеспечение не только полного связывания окиси кальция в основном кремне­ земом, но и плотного спекания клинкера.

Примерный химический состав высококачественного доломитового водоустойчивого клинкера следующий [105]: 16,5% Si02, 1,5% А120 3, 2,0% Fe20 3, 47,3% CaO, 30,7% MgO, 1,2% Р20 5, К Н — 0,9+0,96, огнеупорность 1770—1780° С.

Технологическая схема изготовления водоустойчиво­ го доломитового клинкера в значительной степени соот­ ветствует схеме изготовления цементного клинкера по мокрому способу. Она включает раздельное грубое дробление сырья, его совместное тонкое мокрое измель­ чение с образованием шлама, корректировку шлама до заданной величины К Н и обжиг.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ

Изготовление изделий из водоустойчивого доломито­ вого клинкера может производиться по технологии, разработанной в работе [108].

Доломитовый водоустойчивый клинкер подвергается предварительному рассеву на классы. Класс > 2 5 мм подвергается дроблению на щековой дробилке, а затем на помольных бегунах; класс 25—6 мм измельчается на

помольных бегунах,

а также

в

трубной

мельнице

на

тонкую фракцию. Класс < 6

мм

задается

в

шихту без

измельчения.

 

 

 

мм и тонкий ромол

Отсеянный клинкер и помол < 6

дозируют и смешивают на смесительных

бегунах

8

10 мин. Увлажнение

производят

 

раствором

с. с. б. до

влажности 7—8 % . Готовая

масса должна

содержать

15+4% фракции 6—4 мм, 30+5%

4—1 мм, 25+3%

1 —

0,12 мм и 30+3% <0,12 мм. Рекомендуют и другие бо­

лее мелкие зерновые

составы, например 8 % 4—1 мм,

40%

1—0,5 мм, 10%

0,5—0,09

мм и 42% <0,09 мм

[109].

процессе проработки массы

происходят неболь­

В

шие гидратация и гидролиз клинкера, приводящие к свя­ зыванию 2,5% воды и образованию коллоидных продук­ тов гидратации и гидролиза, придающих массе пластич­ ность и связность; остальная часть воды (4,5—5%) механически связана с массой.

Гидратации'и гидролизу в водоустойчивом доломи­

204


товом клинкере может подвергаться ряд содержащих­ ся в нем соединений.

Трехкальциевый силикат гидролизуется: 3Ca0-Si02 -|- т Н20 = 2Ca0-Si02-n Н20 + Са(ОН)2,

где п = 1, по одним данным, и 4 — по другим. Двухкальциевый силикат гидратируется по урав­

нению:

2СаО • Si02 -|- п Н20 = 2СаО • Si02п Н20.

Трехкальциевый алюминат также гидратируется: ЗСаО • А120 3 + 6Н20 = ЗСаО • А120 3• &Н20.

Четырехкальцневый алюмоферрит гидролизуется:

' 4Ca0-Al20 3-Fe30 3 + 7Н20 = ЗСаО-АІ20 3-6Н20 + -\- СаО • Fe20 3■Н20.

Образующиеся при воздействии воды на водоустой­ чивый доломитовый клинкер гидросиликаты, гидроалю­ минаты и гидроферриты кальция находятся в коллоид­ ном состоянии в виде гелей, и придают массе некоторую пластичность. Поскольку масса такого состава в даль­ нейшем способна к схватыванию и твердению, то после смешения она должна прессоваться не позднее чем че­ рез 20—30 мни.

Прессование сырца должно производиться под дав­ лением 1000 кгс/см2, обеспечивающим кажущуюся плот­ ность свежеспрессованного сырца не ниже 2,75—• 2,8. г/см3. Для прессования могут применяться механиче­ ские и гидравлические прессы.

Сушка сырца производится в туннельных сушилах либо на печных вагонетках в 6 рядов по высоте, при­ чем сырец переносит интенсивную сушку. При темпера­ туре сушильного агента 90—180° С сырец может высу­ шиваться за 10—15 ч до влажности 0,8%,. которая яв­ ляется предельно допустимой для последующего обжи­

га.

Прочность высушенного сырца

составляет свыше

100

кгс/см2 при сжатии, что

обусловлено

частичным

твердением сырца.

 

в туннельной

печи

при

 

Обжиг

сырца производится

конечной

температуре

1610±10°С

с выдержкой

3 ч.

В обжиге

сырец прётерпевает усадку 1—3%.

 

 

Из водоустойчивого

доломита могут производиться

безобжиговые изделия

в виде

крупных блоков. В этом

205


случае зерновой состав масс значительно укрупняется:

45—50%

фракции 25—7 мм,

15—20%

7—4 мм,

20—

25% 4—0,5 мм, 15—20% <0,5 мм.

добавкой

1%

Массы

увлажняют

4,5—5%

воды с

с. с. б. и

подвергают

формованию различными спосо­

бами. Отформованные блоки подвергают гидравлическо­ му твердению.

Изделия из стабилизированного доломита произво­ дятся в ПНР [106] и Японии [ПО]. Применение стаби­ лизированного доломитового кирпича в Японии обуслов­ ливается его стойкостью к гидратации в условиях весь­ ма влажного климата.

ИЗДЕЛИЯ ИЗ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ДОЛОМИТА И МАГНЕЗИТА

Вариантом использования водоустойчивого стабили­ зированного доломита является изготовление клинкера из смесей доломита н магнезита, причем одновремен­ ным введением в шихту клинкера кремнезема окись кальция стабилизируется в виде трехкальциевого сили­ ката. Физико-химическим основанием изготовления та­ ких изделий служат данные о равновесии при высоких температурах такого клинкера с метасиликатом каль­ ция. При 1500°С изделия, содержащие 52—70% MgO,

в смеси с 40% CaSi03 образуют 5,7—20,0% жидкой фа­

зы, тогда как при содержании 100% MgO 50% ее. При

1600° С первая группа изделий

образует в такой же сме­

си 52,7—60,4% жидкой фазы,

а при содержании 100%

MgO 50,4%. Таким образом, введение доломита в маг­

незит при 1500° С

повышает устойчивость к метасилика­

ту кальция, а при

1600° С снижает ее лишь незначитель­

но [ 111].

 

Подобные свойства магнезитодоломитовых (стабили­ зированных) изделий делают перспективным использо­ вание доломитомагнезитовых пород для производства основных огнеупоров. По данным [106], магнезитодоло­ митовые изделия оказались лучшими, чем изделия из стабилизированного доломитового клинкера. Для их из­ готовления используют кремнеземистые (до 7% Si02) магнезиты, содержащие до 2% Fe20 3.

В качестве исходного сырья применяют разнообраз­ ные породы — магнезитодоломиты, магнезиты, доломи­ ты, каустический магнезит, кварциты, магнезиальные си­

206-


ликаты, добавляя фосфориты и при необходимости же­ лезную руду. Из сырьевых компонентов с добавками в трубных мельницах изготовляется шлам мокрым спо­ собом. Его обжигают после обезвоживания на вакуумфильтрах во вращающейся печи.

Изделия изготовляются полусухим способом с прес­ сованием на гидравлических прессах и обжигом в тун­ нельной печи при максимальной температуре 1600° С

[ 1 1 1].

Увеличение удельного давления от 800 до 1500 кгс/см2 при прессовании сырца повышает на 100 град темпера­ туру, при которой он деформируется при обжиге. Это позволяет обжигать такие изделия в более высокой сад­ ке; обжиг следует вести в окислительной атмосфере [106].

Изделия из стабилизированного доломитового клин­ кера изготовляют также с добавкой спеченного магне­ зита в различном соотношении в шихту изделий. Сырец прессуют при удельном давлении 500 кгс/см2 либо фор­ муют набивкой. После длительной сушки обжиг ведут в туннельной печи длиной 160 м при 1500—1600° С. По такой технологии изготовляют изделия трех разновид­ ностей для кислородных конвертеров, отличающиеся со­ держанием в них окиси магния — обычные (45%), шла­

коустойчивые (65%)

и устойчивые против

эрозии

(44%) [ПО].

полустабилизированный

доломи­

Изготовляют также

товый клинкер за счет введения в сырьевую смесь до­ бавки железной окалины и мартеновского шлака с об­ жигом доломита во вращающейся печи. Клинкер содер­ жит повышенные количества Ре20з (3,6%)) и кремнезема (2,1 %), свободные окислы кальция и магния, двухкаль­ циевый феррит. Полустабилизированный доломит в сме­ си с тонкомолотым спеченным магнезитом из морской воды, обожженным с добавкой кремнезема и содержа­ щим 5,3%о SiC>2, используют для изготовления смоло­ связанных изделий, подвергающихся низкотемператур­ ной обработке для удаления летучих. Изделия исполь­ зуют в футеровке кислородных конвертеров [ПО].

Д О Л О М И Т О ВЫ Е (И ЗВЕСТКО ВО П ЕРИ КЛ АЗО ВЫ Е) И ЗД ЕЛ И Я С О С В О Б О Д Н О Й О К И С Ь Ю КАЛ ЬЦ И Я

Помимо спеченного доломита, используемого непо­ средственно в виде порошка или безобжиговых смоло­ связанных изделий, могут быть изготовлены и обжиго­ вые изделия со свободной известью. Наличие последней и ее способность гидратироваться создают специфичес­ кие трудности в технологии и применении.

Для изготовления изделий' со свободной окисью кальция используют чистый обожженный до спекания доломит с минимальным содержанием кремнезема и по­ луторных окислов, чем обеспечивается максимальная стойкость такого огнеупора к растворению шлаками ме­ таллургического производства. Доломит должен содер­ жать не свыше 4,5% в сумме кремнезема п полуторных окислов и не менее 19% окиси"магния. Пористость спе­ ченного доломита не должна превышать 4%. Такой спе­ ченный доломит может быть изготовлен измельчением сухим способом, с последующим брикетированием либо мокрым измельчением с обжигом соответственно брике­ та или шлама. Тонкость помола характеризуется содер­ жанием фракции >0,09 мм не более 8 %.

Спеченный при температуре не ниже

1650° С

доло­

мит дробится и рассеивается на фракции с тем,

чтобы

масса имела зерновой состав: 37,5+2,5%

4—1 мм, 35+

2,5% 1—0,12 мм и 27,5+2,5% <0,12 мм.

В качестве увлажнителя используют безводный стер­ жневой крепитель П, представляющий собой раствор 1 : 1 петролатума в уайт-спирите. Его вводят в количе­ стве 4%.

Массу прессуют при удельном давлении 1000 кгс/см2 и сырец высушивают, что является трудным процес­ сом. Подъем температуры сырца до 250° С должен осу­ ществляться за 1 ч с последующей выдержкой в тече­ ние 3 ч и дальнейшим подъемом температуры до 350° С и выдержкой при ней 1 ч. Используют сухой сушильный агент и интенсивный его обмен в сушиле.

Сырец обжигают^ при 1600° С с выдержкой 5 ч при садке в 3—4 ряда в высоту на ребро. Во избежание гид­ ратации подъем температуры сырца в печи до 250° С производят за 1 ч.

Для увеличения срока хранения доломитового кир­ пича со свободной окисью кальция после обжига еще


в горячем состоянии его погружают в каменноугольную смолу для образования защитной против гидратации пленки [116].

Для изготовления обжиговых изделий со свободной известью разработана комбинированная связка, состоя­ щая из стержневого крепителя П и смолы или пека. При­ менение такой связки (например, 3% крепителя П с 5% препарированной смолы) значительно повышает проч­ ность сырца, свежеспрессованного и обожженного при 600° С [117].

Описано изготовление известкового кирпича из из­ вестняка, спеченного при 1700° С и имевшего в кусках пористость 27,4%. Масса изготовлялась из 90% извести и 10% каменноугольного пека с добавкой 2,5% антраце­ нового масла. Такие безобжиговые изделия гидратиру­

ются в 2 раза быстрее, чем смолодоломитовые.

После

обжига

при 1750° С

известковый кирпич имеет пори­

стость

— 30%, но высокую температуру начала

дефор­

мации. Эти изделия

при хранении в сухом помещении

можно

использовать через 15—20 суток после

обжига.

Если при обжиге известняка добавлять 1,5% окалйны,

то его

спекание

значительно улучшается (пористость

~ 6 %)

и пористость безобжиговых изделий ~ 2 %,- а

обожженных 15%

[118].

СВОЙСТВА МАГНЕЗИАЛЬНОИЗВЕСТКОВЫХ ОГНЕУПОРОВ

Магнезиальноизвестковые огнеупоры по химическо­ му составу характеризуются высоким содержанием сум­ мы окислов кальция и магния. По классификации к это­ му типу относятся четыре группы огнеупоров, различаю­ щиеся по химико-минеральному составу: магнезитодоло­ митовые (периклазоизвестковые) с содержанием MgO более 50% и СаО не менее 10%; доломитовые (известковопериклазовые), содержащие 50—35% MgO и 45— 70% СаО; доломитовые стабилизированные (периклазоалитовые),- содержащие 65—35% MgO, 15—40% СаО и от 6 до 15% БіОг, причем величина CaO: SiO^ не должна выходить из пределов 2,7—2,9; известковые с содержани­ ем СаО свыше 70%. Последние не нашли широкого практического значения и не рассматриваются.