Файл: Кайнарский И.С. Основные огнеупоры (сырье, технология и свойства).pdf

метное повышение пористости сырца. Причиной этого является образование коллоидной массы гидрата оки­ си магния, препятствующей сближению магнезитовых зерен при прессовании и дающей затем усадку при суш­ ке с образованием повышенной пористости. Увеличение пористости сырца повышается с удлинением продолжи­ тельности вылеживания и увеличением исходной влаж­ ности массы. Повышение же давления прессования уменьшает степень увеличения пористости сырца за

счет частичного отжатия воды из коллоидной массы

1/7 . __

гидрата по уравнению Ѵ =2 27 / у р, где V — повышение пористости, р — давление прессования.

Гидратация массы при вылеживании ухудшает так­ же спекание изделий при обжиге. Связано это с тем, что исходно коллоидная тоикодисперсная масса гидра­ та спекается при значительно более низких температу­ рах, чем спеченный магнезит. Это приводит к повыше­ нию пористости сырца на этом этапе обжига, так как такое спекание не изменяет объем сырца. Поэтому даль­ нейшее спекание при более высоких температурах ос­ новной массы из спеченного магнезита должно компен­ сировать значительную дополнительную образовавшую­ ся пористость [30]. Значение гидратации массы выявля­ ется следующими экспериментальными данными: при низкой исходной влажности магнезитовой массы, прес­ суемой непосредственно после смешения, пористость из­ делий составляет 12,5—13%, тогда как из сильно увлаж­ ненной массы, подвергавшейся длительному вылежива­ нию, 18,5—20% [96].

.Подобное влияние воздействия влаги на магнезито­ вую массу находит подтверждение в том, что при изго­ товлении изделий из спеченных порошков, хранившихся разное время на воздухе, их пористость закономерно повышается по мере увеличения продолжительности хранения и утонения порошка, а прочность снижается [260].

В описанном процессе вылеживания масса дегомогенизируется по зерновому составу, так как происходит распыление гидратировавшихся зерен и комкование других; нарушается однородность массы по влажности и температуре в результате гидратации, происходит не­ равномерное распределение гидратов, а также снижение содержания влаги. Для обеспечения необходимой сте­ пени однородности массу вновь смешивают в двухваль-

ном смесителе непрерывного действия. При втором сме­ шении в массу вводят раствор с. с. б. из расчета, чтобы конечная влажность прессовой массы находилась в пре­ делах 3,5—4,5%. При этом количество вводимой с. с. б. зависит от содержания’ окиси кальция в массе и ее тем­ пературы. Если содержание СаО в массе не более 1,7%,

вылеживалась менее 48 ч пли ее температура ниже 35° С, то используют раствор с. с. б. плотностью 1,20 г/см3, на­ гретый до 60° С. Помимо пластифицирующего воздейст­ вия на массу и упрочнения сырца, введение с. с. б. при втором смешении должно значительно замедлять гидра­ тацию периклаза при сушке, как об этом можно судить по данным [97, 98]. Применение с. с. б. снижает брак сырца вдвое п на 60% (оти.) увеличивает выход изде­ лий первых сортов [43].

Для уменьшения склонности к трещиноватости в ре­ зультате гидратации магнезита с повышенным содер­ жанием окиси кальция рекомендуется совместное введе­ ние добавки с. с. б. и хлористого магния. Этот метод по­ зволяет сочетать ускорение гидратации дисперсных зе­ рен, которое особенно резко интенсифицирует добавка хлористого магния, с торможением гидратации зернис­ тых фракций добавкой с. с. б. [99, с 57].

Применение двухвалыіых лопастных смесителей не­ прерывного действия для смешения магнезитовых масс оправдано тем, что в этих смесителях не происходит зна­ чительного домола крупных зерен спеченного магнези­ та. С этой точки зрения встречает возражение примене­ ние смесительных бегунов [97, 100]. На практике, одна­ ко, смесительные бегуны используют для дополнитель­ ной проработки магнезитовой массы после вылеживания и вторичного ее смешения в двухвальном смесителе при изготовлении некоторых типов магнезитовых огнеупоров.

Описанный малоуправляемый способ вылеживания магнезитовой массы в насыпи заменен на ряде заводов вылеживанием спеченного магнезита в отепленных бун­ керах емкостью по 40 т. При этом новом способе выле­ живанию подвергают спеченный магнезит в порошках различной крупности, определяемой назначением выле­ жавшихся порошков.

52

Фракционированные порошки предварительно нагре­ вают в сушильном барабане примерно до 80—70° С, пос­ ле чего увлажняют в двухвальном смесителе.

Нагретые порошки крупностью 3—1 мм смачивают в смесителе до влажности 1—2% с температурой не ни­ же 50° С, загружают в бункера для вылеживания не ме­ нее 48 ч. Порошки фракции 2—0,5 мм загружают в бун­ кера с влажностью не более 2,5% и температурой в пре­ делах 30—70° С. Они вылеживаются не менее 48 ч н вы­ гружаются с влажностью не более 1,5%. Порошки ниже 1 мм вылеживают в бункерах с исходной влажностью 1—1,5% и температурой 30—70° С в течение не менее 24 ч и выгружают с влажностью менее 1%.

Смешение - масс из предварительно вылежавшихся порошков обычно производят на смесительных бегунах, бегумковых смесителях и центробежных смесителях.

Общим приемом при смешении магнезитовых масс на смесительных бегунах и бегунковых смесителях яв­ ляется загрузка в чашу сначала крупных фракций и смачивание их раствором с. с. б. соответствующей плот­ ности и температуры. После предварительного смешения крупнозернистых компонентов засыпают магнезит тон­ кого помола и смешение ведется необходимое время. При смешении на центробежных бегунах все фракции порошков засыпают в смеситель одновременно и увлаж­ няют раствором с. с. б.

Приведенное показывает, что для смешения магне­ зитовых масс на практике .используют разнообразные типы смесителей, работающие без давления на массу или с давлением разной величины. Эксперименты пока­ зали, что для магнезитовых масс нет необходимости в воздействии давления на массу при смешении, так как это не улучшает ее качество. Поэтому считают целесо­ образным для смешения магнезитовых масс использо­ вать смесительные бегуны с легкими катками или бегунковые смесители с утяжеленными катками. Лучше, чем на бегунковых смесителях, качество магнезитовой мас­ сы получается на центробежных смесителях, которые рекомендуют к применению авторы работы [101].

Для уменьшения гидратации при смешении приме­ няют увлажнение магнезита раствором сернокислого магния плотностью 25° Боме [25]. Вместе с тем, по [102], введение в магнезитовую, массу некоторых раст­ воримых солей, например сернокислого или хлористого

53

магния, .приводит к контактному спеканию магнезита без уплотнения при низких температурах обжига 500—■ 800° С. В результате этого повышается сопротивление сырца деформации при высоких температурах обжига.

ПРЕССОВАНИЕ СЫРЦА

Давление, используемое при прессовании магнезито­ вого сырца, имеет существенное значение для его свойств и оказывает значительное влияние на свойства обожженных изделий.

Повышение давления прессования массы в том слу­ чае, когда это приводит к раздавливанию зерен, влечет за собой заметную дополнительную гидратацию окиси

2000 кгс/см2.

Существенное повышение осж сухого сырца наблю­ дается при повышении давления прессования от 200 до 800 кгс/см2, а при его дальнейшем повышении до 1500 кгс/см2 стсж нарастает, но заметно медленнее, осо­ бенно если масса содержит добавку с. с. б. Для такой массы в первом случае асж повышается в 2 раза, а во втором — в 1,25 раза.

Увеличение давления прессования сырца повышает на несколько десятков градусов температуру начала его деформации под нагрузкой [103].

Основное и непосредственное влияние давление прес­ сования оказывает на пористость сырца. Это влияние выражается известной зависимостью А. С. Бережного:

П = а ■—Ъ 1gp.

Для типичной по зерновому , составу магнезитовой

Д = 40,1—6,8 lg р, т. е. пористость сырца несколько сни­ жается.

В уравнении прессования полусухих магнезитовых масс крупностью < 2мм константа а обладает наимень­ шей величиной при содержании в массе 10—15% тон­ кой фракции и 60—85% крупной, константа же b зави­ сит от содержания тонкой фракции, увеличиваясь с по­ вышением ее количества в массе [95]. Такое изменение констант а и Ь связано с их линейной взаимосвязью.

54

Необходимо подчеркнуть, что при разработке зернового состава масс нельзя руководствоваться только сообра­ жениями их максимального уплотнения в сырце, так как следует учитывать влияние зернового состава на спекашіе сырца в обжиге и свойства готовых изделий. В табл. 15 приведены по [104, с. 103] константы уравне­ ния прессования сырца из масс разного зернового сос­ тава и константы уравнения для обожженных изделий.

Т а б л и ц а 15

Зависимость параметров уравнения прессования для сырца и изделий от зернового состава магнезитовых масс

Значение для практики прессования магнезитовых масс имеет способность магнезитового сырца к обратно­ му расширению. По данным [105], при давлении прес­ сования 700 кгс/см2 расширение сырца в форме после снятия давления колебалось от 0,6 до 0,9% в зависимос­ ти от зернового н сырьевого состава масс из низко­ жженого магнезита.

Как и другие огнеупоры, магнезитовый сырец из нор­ мально спеченного магнезита обладает упругим расши­ рением после снятия давления и выдачи его из формы. Величина общего расширения составляет 1,5—1,8% (лин.) при удельном давлении прессования 1000 кгс/см2 у сырца, подобного производственному [263]. Изменение параметров массы и прессования влияет на величину общего расширения. При влажности массы 2,5% рас­ ширение минимально (1,59%) и увеличивается незначи­ тельно-при повышении влажности до 4,2% (1,61%), но весьма значительно у сырца из сухой массы (2,17%). С повышением давления прессования' расширение рас­ тет, особенно при 1500 кгс/см2. Значительное влияние оказывает фракция <0,06 мм; расширение минимально (1,38%) при 40% ее содержания и увеличивается силь­ но при ее снижении до 25% (1,88%) и менее значитель­ но (1,64%) при увеличении до 60%. Не установлено за­ висимости возникновения трещин перепрессовки только

55

изводительность пресса увеличивается на 4—5 т в сут­ ки, производительность на кладке повышается на 10— 15% и протяженность вертикальных швов уменьшается на 25% [107].

Для прессования магнезитовых изделий применяют также фрикционные прессы мощностью 400 т.

Объемная плотность сырца после прессования обыч­ но не менее 2,6 г/см3, что соответствует пористости сыр­ ца порядка 25% при плотности спеченного магнезита 3,50 г/см3. Формы изготовляют из расчета усадки при садке на плашку по длине 1,5—2%, ширине 1,5—2,6%) и толщине 3,5—4%; это соответствует 6,2—8,0% усадки по объему или 2,1—2,7% средней линейной усадки.

Прочность спрессованного сырца до сушки при оди­ наковом давлении прессования линейно зависит от со­ держания гидратной влаги в спеченном магнезите; од­ нако после высушивания прочность сухого сырца повы­ шается лишь до содержания гидратной влаги 0,75%о, выше которого остается постоянной [.108]. Прочность свежеспрессованного сырца невысокая— 15—20 кгс/см2.

Для магнезитового сырца типичны некоторые виды брака. Так, сырец имеет пониженную объемную плот­ ность и кромки его легко осыпаются в результате пони­ женной влажности массы. При чрезмерно влажной мас-

.се сырец расслаивается. Расслоение сырца наблюдается и при слишком высоком содержании в массе тонких фракций. Нормально спресованный сырец разрывается в сушке сетью тонких трещин; такой вид брака образу­ ется вследствие наличия в массе негидратировавшихся активных зерен и особенно окиси кальция. Если масса неоднородна и в отдельных элементах ее объема содер­ жатся активные зерна, то сырец в сушке разрывается трещиной [109].

Величина удельного давления прессования магнези­ тового. сырца (а также и других огнеупоров) влияет не только на среднюю пористость сырца и изделий, ной на распределение пор в них по размерам (табл. 16) [ПО, с. 262].

Повышение давления прессования снижает пори­ стость сырца за счет уменьшения количества крупных пор. В результате обжига поры независимо от давления прессования значительно укрупняются, однако и в из­ делиях поры мельче, если сырец был спрессован при бо­ лее высоком давлении.

57