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: 178
Скачиваний: 1
ным расходом топлива порядка 60% и пылеуносом 40— 45%. Благодаря значительной присадке золы содержа ние окиси магния в спеченном магнезите из пылеуноса невысокое (порядка 86%)- В этом 'магнезите химичес кий состав зерен разного размера довольно равномерен, но все же наиболее богата окисью магния фракция <0,5 мм. Обжиг пылеуноса мокрым способом варьиру ют добавлением 'тонкомолотого кристаллического маг незита. Последний в соотношении 1: 1 повышает теку честь шлама, которая, однако, и в этом случае снижает ся при хранении [68].
Обжиг шлама из пылеуноса производят также на жидком и газообразном топливе, практически беззоль ном. В этом случае пористость спеченного порошка по вышена (~19% в среднем), но при уменьшении произ водительности печи она снижается до 6—15% [70].
Футеровка во вращающихся печах, работающих по шламовому способу, изнашивается быстрее, что вызы вает повышенные простои, так же как ремонты цепной завесы, поэтому коэффициент использования печей во времени снижается [82].
Удовлетворительные результаты дает предваритель ное обезвоживание шлама на вакуум-фильтрах [82]. Преимущественное применение в дальнейшем найдет обжиг пылеуноса в брикетированном виде.
Хотя, как указывалось выше, брикетирование пыле уноса эффективней гранулирования, последний способ также рекомендуют [25, 83, 84] и используют. Для это го пылеунос гранулируют в чашевом грануляторе с ча шей диаметром 2,2 м и высотой 0,35 м. В гранулятор за гружают 3—4% сырого магнезита крупностью < 5 мм.’ Смачивание осуществляют водой; образуются гранулы размером около 10 мм, которые подают на подготови тельную решетку перед вращающейся печью [25].
При обжиге пылеуноса во вращающей печи сухимспособом без добавок он спекается недостаточно; пори стость зерен фракции 3—1 мм составляет в среднем 27%, а размер кристаллов периклаза 40—60 мкм. Поро шок однороден по химическому составу и почти не со
держит свободной окиси кальция [85]. |
~- |
Сравнение зернистости спеченного |
магнезита из пы |
леуноса, обжигаемого сухим и мокрым способами, пока зывает, что первый имеет несколько более крупный зер новой состав. Гранулирование пылеуноса от вращаю-
44
щихся печей, работающих на твердом топливе, перед обжигом значительно повышает крупность спеченного магнезита [84] (табл. 14).
|
Фракционный состав магнезита, % |
Т а б л и ц а 14 |
|
|
|
||
|
|
Обжиг пылеуноса |
|
Размер зерна, мм |
сухим способом |
мокрым спосо- |
после |
|
бом |
гранулирования |
|
>2 |
40,4 |
36,7 |
82,0 |
< 0,8 |
36,6 |
53,8 (< 1 мм) |
8,2 |
При непосредственном обжиге сухим способом пы леуноса во вращающихся печах необходима его аэрация сжатым воздухом под давлением 2,5—4 ат во избежа ние слеживания горячей пыли (100—300° С) в нижней части бункера и в питающей печь системе. Для дозиро вания загрузки пыли в печь в этих условиях использует ся специальное автоматическое устройство, которое при наличии аэрации пыли обеспечивает установленную предельную норму запыленности [86].
Спеченный без добавок порошок из пылеуноса явля ется доброкачественным материалом для изготовления магнезитовых изделий. Прессуемость масс, из него изго товленных, значительно улучшается при наличии в их составе 27,5+2,5% тонкоизмельченного обычного спе ченного магнезита, а порошок из обожженного пылеуно са' в количестве 72,5+2,5% содержится в массе в зер нах крупностью < 4 мм; суммарное содержание в массе зерен <0,06 мм составляет 31,5+3,5%-
Магнезитовый огнеупор, изготовленный из описанной
шихты по обычной технологии |
(обжиг при |
1650°С), со |
|
держит 90,2% MgO, |
его пористость 20,3% и аСж = |
||
=950 кгс/см2 [87]. |
|
|
|
При использовании в шихте 30% магнезитового по |
|||
рошка из обожженного |
сухим |
способом |
без добавок |
пылеуноса фракций 3—1 мм износ свода мартеновской
печи из |
периклазошпинелидного огнеупора такой же, |
как и из обычного спеченного магнезита [85]. |
|
Установлена возможность, изготовления брикета из |
|
смеси |
тонкомолотых пылеуноса (90%) и хромита |
(10%), |
брикетированной на гладких прессвальцах, с |
45
обжигом брикета во вращающейся печи. Изделия из та кого брикета (60%), магнезита (16%) и хромита (24%) после 4-ч обжига при 1550° С имели пористость 14,5% и при испытании в своде мартеновской печи изнашива лись как и обычные периклазошпинелидные изделия [88].
ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИИ
М АГН ЕЗИ ТО ВЫ Е (ПЕРИКЛАЗО ВЫ Е) М А С С О В Ы Е ИЗД ЕЛИЯ
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ СПЕЧЕННОГО МАГНЕЗИТА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАССЫ
Для изготовления магнезитовых изделий используют наиболее чистый хорошо спеченный магнезит, обожжен ный в печах разного типа и на различном топливе. Со держание в магнезите окиси магния и примесей опреде ляется составом природного сырья, интенсивностью его обогащения, топливом, используемым при обжиге. Во всяком случае, содержание MgO должно быть не менее 90—93%,■ СаО не более 2,5%, SiC>2 не более 4%; п. и. и. не должны быть выше 0,6%.
Особое значение имеет ограничение содержания в шихте окиси кальция, так как многолетний производст венный опыт показывает [89], что уменьшение содержа ния в шихте окиси кальция придает устойчивость сырцу в обжиге к образованию посечек и трещин.
На одном заводе основная шихта составляется из магнезита (не менее 92,5% MgO) с содержанием СаО менее 1,7% и Si02 менее 2,7%. Иногда в шихту вводят
до 20% магнезита, |
более |
бедного содержанием MgO |
|
(^9 0 % ). |
Может |
также |
вводиться в шихту до 6% |
(сверх 100%) пылеуноса из электрофильтров. |
|||
* ' Перед |
приготовлением |
массы магнезит измельчают |
в роликовых мельницах, причем при подаче его увлаж няют до-влажности не более 1,5%. Часть магнезита из мельчают в трубных мельницах на тонкую фракцию. Тонкое измельчение магнезита интенсифицирует добав ка поверхностно активных веществ. Из их числа следует указать на кубовые остатки дистилляции жирных кислот в смеси с керосином в пропорции 1 : 1 в количестве 0,4%, которые ускоряют измельчение на 12,5% [90]. При ис пользовании двух типов магнезита их шихтуют и затем
смесь измельчают в роликовых и трубных мельницах. По зерновому составу шихта характеризуется следую щими данными:
Размер зерна, |
мм |
> 2 |
2—1 |
1—0,2 |
0,2— |
<0,06 |
Содержание, % |
• |
Нет |
< 8 |
35—40 |
0,06 |
22—26 |
25—35 |
||||||
Подобный зерновой состав определяется условиями |
||||||
обжига и подготовки |
спеченного |
магнезита, условиями |
смешения и вылеживания массы. Вместе с тем для ве личины пористости магнезитового сырца и изделий зер новой состав имеет решающее значение.
По данным [91], оптимальный состав лежит в пре делах 45—50% фракции 2—0,8 мм, 5—15% фракции 0,8—0,09 мм и 30—45% <0,09 мм. Однако при исполь зовании для производства магнезитовых огнеупоров недостаточно спеченных зерен, имеющих высокую' порис тость, как показано в работе [92], целесообразно умень шать содержание более крупных пористых зерен, заме няя их более мелкими. Предельный размер зерен дол- . жен составлять 1 мм, а зерновой состав масс, должен быть следующим: 10—20% фракции 1—0,5 мм, 40% 0,5—0,09 мм и 40% <0,06 мм. Из масс такогозернового состава обеспечивается при давлении прессования 1000 кгс/см2 изготовление из промышленного спеченного магнезита сырца нормального кирпича с пористостью 14—18%. Такой сырец при температуре обжига 1600° С обеспечивает пористость изделий 12—13%, при 1700°С 6—10% и при 1750° С 4—8%, причем в первом случае линейная усадка в обжиге до 2,5% п в последнем 4,5%. Рациональность такого зернового состава для изготов ления магнезитовых изделий с пористостью менее 5% подтверждена в работе [93].
В случае использования плотноспеченного магнези- ' та (пористость зерен 5—6%) изготовление плотных из делий обеспечивается при крупном зерновом составе масс. Так, по данным [94], при весьма сильном уплотне нии массы (60 ударов на фрикционном прессе) сырец имел пористость 11,5%, а изделия 6,6% при усадке в об жиге 2—2,5% (обжиг 16 ч при 1580° С) при использо вании массы, содержащей 20% зерен фракции 8—6 мм, 18% 6—4 мм, 7% 4—2 мм, 5% 2—1 мм, 10% 0,5—0,09 мм и 40% <0,09 мм.
При разработке зернового состава магнезитовой мас сы следует учитывать, что по условиям прессования луч
47
шие результаты дают массы, содержащие ~30% тон комолотого магнезита [89].
Приведенное показывает, что зерновой состав магне зитовых масс может весьма широко варьироваться в за висимости от заданной плотности изделий, допускаемой усадки их при обжиге, плотности используемого спечен ного магнезита, давления прессования сырца и некото рых других технологических параметров. Из числа по-
^ § 3 0 |
|
|
|
1§ д г о |
|
|
|
111 |
|
|
Рис. 5. Зависимость увеличения сум |
fff |
|
|
|
|
|
|
марной поверхности массы от раз- |
0 |
WOO |
200 0 |
спеченного магнезита прессующего |
|
Д авление, /ггс/сп: |
|
следних следует указать на влажность масс, с повыше нием которой пористость сырца увеличивается. Это же происходит гг при чрезмерно длительном или интенсив ном вылеживании массы.
Кроме того, следует учитывать заметное изменение зернового состава масс при прессовании сырца в свя зи с недостаточно высокой прочностью цемента,, связы вающего зерна магнезита (рис. 5). Однако и при повы шении прочности зерен в результате улучшения спекания магнезита увеличение поверхности массы при прес совании не ликвидируется, в том числе и у электроплавленого магнезита, вследствие способности зерен периклаза раскалываться по трещинам спайности и сколь жения. В связи с этим разрушаются главным образом крупные зерна, причем разрушение нарастает при дав лении прессования 1500 кгс/см2 и выше [95].
В силу способности к гидратации свободной окиси кальция и слабообожженного магнезита приготовление магнезитовой массы встречает специфические трудности и имеет свои особенности. Если саткинский спеченный магнезит увлажнить водой, спрессовать и сушить при 40—60 °С, то в большинстве случаев через сутки на сыр це появляются трещины от гидратации шириной до 0,5 мм и даже более. Трещины образуются чаще на сыр це из менее спеченного магнезита. Сырец из менее спе ченного магнезита благодаря образованию большего количества гидратов прочнее, чем из более спеченного.
48
Если же увлажненную массу подвергнуть предваритель но вылеживанию, то сырец при сушке не растрескива ется.
Известен следующий способ изготовления магнезито вых масс. Смешение осуществляют на двухвальном сме сителе непрерывного действия, причем шихта увлажня ется водой до 2,5-—3,5%. В процессе смешения масса начинает гидратироваться, вследствие чего ее темпера тура повышается до 27—30° С при нормальных условиях производства. Первично смешанную магнезитовую мас су подвергают вылеживанию в камере с мостовым кра ном, температуру в которой поддерживают в пределах 15—25° С. Регулирование температуры нагрева массы осуществляют изменением высоты ее насыпи.
В магнезитовой массе обычно содержится свободная окись кальция и слабо обожженные зерна окиси маг ния. Эти компоненты массы способны гидратироваться, образуя гидраты соответствующих окислов. Процесс про
текает |
со |
значительным увеличением |
объема зерен |
(~ 2 раза) |
и образованием тонких зерен |
гидратов. По |
|
скольку |
гидратация происходит еще в |
массе, то это |
предохраняет спрессованный из нее сырец от последую щего растрескивания.
Образующиеся при вылеживании массы гидраты окислов кальция и магния представляют гели, повыша
ющие рабочие |
свойства массы — ее |
пластичность и |
связность, а также упрочняют сырец до |
и после сушки. |
|
При правильном |
проведении процесса |
вылеживания в |
массе образуется необходимое, но минимальное количе ство коллоидных гидратов, и тем устраняется возмож ность последующей гидратации спрессованного сырца. Если же процесс гидратации при вылеживании перехо дит за оптимум, то качество массы ухудшается. Причи ной этого, с одной стороны, является старение образо вавшихся коллоидов в результате чрезмерного повыше ния температуры массы, приводящее к их кристаллиза ции и снижению пластифицирующих и вяжущих свойств. С другой стороны, реакция гидратации распространяет ся на большие количества окиси магния, что приводит к химическому высыханию массы, понижению объемной массы сырца и к опасности образования впоследствии трещин при обжиге в период дегидратации гидратов.
При вылеживании в результате экзотермичности ре акций гидратации масса нагревается в нормальных ус-
4—348 |
' 4 9 |
лови'ях до 35—40°-С. Продолжительность вылеживания составляет не менее 48 ч и не более 60 ч. Если масса на гревается до 45° С, то ее следует либо прессовать, ли бо принять меры к быстрому охлаждению. При непра вильном протекании процесса (повышенное содержание окиси кальция, переизмельченпе магнезита, высокая тем пература в камере, длительное вылеживание и т. п.) на ступает значительный перегрев массы, что делает ее не пригодной.
Поведение массы при вылеживании определяется тем, что способность окиси магния реагировать с водой в значительной степени зависит от ряда физических"па раметров и условий. Так, большое значение имеет сте
пень дисперсности зерен; |
например, |
зерна размером |
0,8 мм гидратируются в |
одинаковых |
условиях в 6 раз |
меньше, чем зерна размером 0,1 мм. Повышение темпе ратуры обжига магнезита удлиняет время гидратации, так, например: время гидратации увеличивается в три
раза при |
повышении температуры обжига магнезита |
|
от 1400 до |
1500° С. Однако |
способен к гидратации и |
магнезит, обожженный при |
1600—1700° С и даже элект |
|
роплавленый. Гидратация |
интенсифицируется с повы |
|
шением температуры этого процесса. |
Значительное влияние на способность магнезита к гидратации оказывают количество и состав примесей. Примесь окиси кальция способствует гидратации окиси магния, так как гидратация СаО повышает температуру массы и тем активизирует гидратацию MgO.
Примеси в магнезите окислов железа, кремнезема и глинозема снижают способность спеченного магнезита' к гидратации. Особенно большое защитное действие оказывают окислы железа, но одновременное присутст вие трех указанных окислов эффективнее, чем только окислов железа в количестве, равном их сумме. Отме ченное защитное действие примесей обусловливается образованием пленок на зернах окиси магния в резуль тате ее реакции с примесями. Пленки препятствуют непосредственному контакту окиси магния с водой. По вышение температуры обжига магнезита способствует образованию большего количества и лучшему распреде лению защитных пленок. Тонкое измельчение спеченного магнезита разрушает защитные пленки и увеличивает способность магнезита к гидратации.
Гидратация массы при вылеживании вызывает за
50