химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

агнезит разлагают соляной кислотой:

0 40 Магнезит ила

доломит (необожженные) %(помше)

Рис. IX.1. Влияние диабаза иа огнеупорность магнезита (Л и доломита (2)

MgC03 + 2НС1 MgCl2 + н2о + со2.

285

В осадке остаются силикаты и сульфидное железо. Раствор хлористого магния подвергается гидролизу в распылительном реакторе при 900—1000° С:

MgCl2 + НгО MgO + 2НС1.

Образующийся газообразный хлористый водород адсорбируется водой и регенерируется до соляной кислоты, которая возвращается в начало процесса. Таким путем удается получить продукт с содержанием MgO 98,4%.

По бикарбонатному методу природный магнезит обжигают при 700—800° С и затем измельчают до 0,25 мм. Карбонизацию полученного оксида магния осуществляют в две стадии:

MgO + С02 + ЗН20 -> MgC03.3H20.

Гидрокарбонат получается в трудноосаждаемом состоянии и отделяется от неразложившихся примесей в гидроциклоне. На второй стадии суспензия гидрокарбоната карбонизируется под давлением углекислого газа 686—784 кПа:

MgC03 · ЗН20 + С02 + Mg (НС03)2 + 2НгО.

Раствор бикарбоната магния после отделения от оставшихся нерастворимых примесей разлагается при нагревании с образованием нерастворимого основного карбоната:

4Mg (НС03)2 -> 4MgO · ЗС02-4Н20 + 5C02f.

Выделяющийся при этом углекислый газ после сжатия возвращается в процесс. Выделенная из раствора паста основного карбоната магния прокаливается до оксида магния:

4Mg0-3C02-4H20^ 4MgO + 3C02 + 4Н20.

Получаются легкие формы оксида магния—магнезия «альба» (недоразложенный основной карбонат) или магнезия «уста». Содержание MgO в них на прокаленное вещество 98—99%. При высокотемпературном прокаливании основного карбоната магния получаются плотные формы периклаза.

В аммонийном способе используется способность оксида магния растворяться в растворах аммонийных солей. Для этого исходную породу предварительно прока-

286

ливают при 600—800° С, измельчают до 0,1 мм и обрабатывают хлористым аммонием и карбонатом аммония:

MgO + СаО + 2Н20 + 2NH.C1 + (NH4)2C03^

? MgCl2 + CaCQ3 + 4NH4OHf.

I

Для смещения равновесия вправо реакцию проводят при нагревании до 70—80° С и под вакуумом, аммиак при этом удаляется в газообразном состоянии. Хлористый магний подвергается гидролизу, как и в солянокислом способе.

Химические способы обогащения позволяют получить не только чистый оксид магния, но и разнообразные композиционные материалы путем соосаждения с регулируемым соотношением компонентов, в том числе материалы на основе системы MgO—СаО. При химическом обогащении существует возможность регулировать способность оксида магния к спеканию.- В экономическом отношении химические способы обогащения вполне эффективны.

§ 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА МАГНЕЗИТОВЫХ (ПЕРИКЛАЗОВЫХ) ИЗДЕЛИЙ

При 400° С магнезит начинает разлагаться по уравнению

MgC03 = MgO + С02 — 1210 кДж/кг,

превращаясь в оксид магния в виде периклаза; быстрое разложение наступает при 640° С (рис. IX.2).

Скорость разложения природного магнезита зависит не только от температуры, но и от характера примесей, строения и плотности вещества. При обжиге чистого углекислого магния из 1 ? MgC03 получают 476 кг оксида магния, что соответствует расходному коэффициенту 1000:476=2,1 ? MgC03/T MgO.

Практически расходный коэффициент из-за производственных потерь, особенно из-за уноса пыли, значительно выше и составляет 2,5—2,8 т/т обожженного продукта.

В зависимости от температуры в процессе обжига магнезита получают два вида продуктов: при 800— 1000° С — каустический магнезит и при 1500—1700° С —

287

спеченный магнезит. Каустический магнезит при обычной температуре взаимодействует с водой (гидратирует-ся) по реакции MgO+H2O=Mg(OH)2+410 кДж/кг. Объем получающегося примерно в 1,97 раза больше исходного, поэтому нельзя применять каустический магнезит в качестве основного компонента шихты для производства магнезитовых изделий.

Каустический магнезит при затворении его водными растворами солей MgCl2, СаС12, ZnCl2, MgS04 и др.

Время

Рис. IX.2. Кривая дифференциального термического анализа углекислого магния:

/—кривая температуры нагрева образца; 2 — дифференциальная температура

Время гидратации, сут

Рис. IX.3. Гидратация магнезита в зависимости от времени и температуры его обжига: влажность 25%, температура среды 20° С (цифры на кривых — температуры обжига магнезита, °С)

твердеет, образуя прочные камни. В связи с этим его применяют в производстве безобжиговых изделий и огнеупорных бетонов.

С повышением температуры обжига способность периклаза к гидратации уменьшается и при нагревании до 1600—1650° С получают «намертво» обожженный магнезит. Однако надо иметь в виду, что и этот магнезит при 60—80° С, как и каустический, гидратируется и при затворении его растворами указанных солей схватывается, поэтому тонкомолотый порошок обожженного магнезита называют периклазовым цементом.

Различная гидратируемость периклаза в зависимости от температуры обжига магнезита объясняется различной величиной кристаллов и различной степенью их дефектности. Несмотря на различную плотность продуктов, получаемых при обжиге магнезита в условиях разной температуры, оксид магния кристаллизуется во всех случаях одинаково в кубической форме. Если принять

О

для периклаза а=4,2 А, то рентгеновская плотность его

288

равна 3,596. Плотность спеченного магнезита в зависимости от примесей составляет 3,56—3,65 г/см3.

Гидроксид магния первоначально выпадает в коллоидном виде и поэтому придает массе некоторую пластичность, затем он кристаллизуется в виде минерала брусита (рис. IX.3). Гидратация магнезита (вылеживание) имеет технологическое значение и зависит не только

t,°c

3500 3000

2500

2000

1500

1000 500

I

Расплай

282b ? "С

\! \

чч

Fe/o 1375

0 20 40 60 во то MQ0 % (помаса) FeO

Рис. IX.4. Диаграмма состояния системы MgO—FeO

50 80 WO % (по массе)

Рис. IX.5. Диаграмма состояния системы MgO—Fe203

от времени и температуры, но и размера частиц. Поэтому гидратацию проводят отдельно по фракциям в специальных бункерах, устанавливая опытным путем для каждой фракции необходимые время и температуру. При вылеживании равномерность гидратации массы обычно не достигается. Гидратацию можно не делать, если в массе нет свободной извести.

Приводимые ниже диаграммы состояния MgO с другими оксидами позволяют в первом приближении решать вопросы о минералогическом составе магнезитовых изделий. Оксид магния образует непрерывный ряд твердых растворов с оксидом железа FeO (рис. IX.4). Температура плавления твердого раствора остается высокой даже при содержании в нем 50% FeO.

В окислительной атмосфере MgO и РегОз образуют Магнезиоферрит MgO-Fe203. Периклаз и магнезиофер-

19—298

289

рит при высоких температурах взаимно растворимы. С понижением температуры растворимость уменьшается (рис. ??.5). Добавка оксида железа к оксиду магния в этом случае ускоряет спекание и рекристаллизацию периклаза. Из диаграмм на рис. IX.5 и IX.6 становится понятным, почему оксид магния оказывается столь стойким против действия на нее оксидов железа.

В системе MgO—А1203—Si02 (рисЛХ.6) наиболее легкоплавкая эвтектика, содержащая 20,3% MgO; 18,3%А1203; 61,4% Si02, плавится при 1355°С; инкон-груэнтное плавление кордиерита 2MgO-2Al203-5Si02 происходит при 1425° С, поэтому магнезитовые изделия при высоких температурах не могут работать в контакте с алюмосиликатными, в том числе и шамотными.

В-системе MgO—СаО—Si02 (рис. IX.7) наиболее легкоплавкая эвтектика состава 8,0% MgO; 61,4% Si02; 30,6% СаО плавится при 1320° С. В этой системе имеют-

172 ЗХ

Рис. IX.6. Диаграмма состояния системы MgO—AljOj—SiOj

290

ся четыре тройных соединения: диопсид СаО-MgO-2Si02, монтичеллит СаО-MgO- Si02, мервинит ЗСаО-MgO-•2Si02 и окерманит 2Ca0-Mg0-2Si02. Эти соединения неогнеупорны, чем объясняется резко отрицательное влияние на качество магнезитовых изделий одновременного присутствия оксида кальция и кремнезема.

Магнезитовые изделия изготовляют, как правило, из сравнительно тонкозернистых масс, а вязкость образующихся при обжиге расплавов значительно меньше, чем в шамотных или динасовых огнеупорах. Можно допустить, что при обжиге химические реакции протекают до конца, и достигается полное фазовое равновесие. Ниже приведены некоторые опытные данные о влиянии фазового состава на свойства магнезитовых изделий, полу^ ченных в обжиге при 1600° С.

Химический состав магнезитовых огнеупоров характеризуется содержанием оксидов MgO, СаО, Si02 и

19!

Ш

Fe203, поэтому его фазовый состав описывается четырех-компонентной диаграммой состояния MgO—СаО— —Fe203—Si02 (рис. IX.8). В разных ее составах в равновесии с периклазом могут находиться следующие соединения: оксид кальция (известь) СаО, трехкальциевый силикат 3CaO-Si02, двухкальциевый силикат СаО-•MgO-Si02, мервинит ЗСаО-MgO-2Si02, монтичеллит СаО-MgO- Si02, форстерит 2Mg0-Si02, магнезиоферрит

Mg0-Fe203, двухкальциевый феррит 2CaO-Fe203.

Изменение свойств магнезитовых изделий в условиях равновесия в зависимости от содержания в них свободной извести характеризуется кривыми, изображенными на рис. IX.9. Однако чаще всего известь находится в виде крупных включений, и равновесие не достигается.

С увеличением количества свободной извести повышаются пористость и температура деформации под нагрузкой, но понижаются предел прочности при сжатии и усадка при обжиге. Кроме того, наличие свободной извести в магнезитовых изделиях повышает склонность их к гидратации, которая может вызвать и разрушение.

Магнезитовые изделия нормальных размеров (230Х ХП5Х65 мм) рассыпаются при содержании 3—5% не-стабилизированного двухкальциевого силиката. Мервинит в магнезитовых изделиях ведет себя подобно монти-челлиту, который способствует спеканию магнезитовых изделий из-за своей низкой температуры плавления, равной 1498° С, но значительно (рис. ??.10) снижает температуру деформации их под нагрузкой и увеличивает усадку, поэтому монтичеллит и мервинит

страница 55
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Скачать книгу "Технология огнеупоров" (3.17Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
выпрямление двери автомобиля с покраской цена
закрой глаза и смотри спектакль центральный дом литераторов
жалюзи для кинозала
наклейки корзинки

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(20.11.2017)