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
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 • Si02• п 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.