химический каталог




Технология огнеупоров

Автор К.К.Стрелов, П.С.Мамыкин

ийся в некоторых породах, например в ду-нитах, брусит Mg(OH)2 является полезной примесью.

В табл. XIII. 1 приведен примерный химический состав некоторых из указанных выше пород.

Для оценки качества сырья имеют значение магнези-ально-силикатный модуль MgO/Si02, магнезиально-же-лезистый модуль MgO/(FeO + Fe203) и потери при прокаливании.

Таблица XIII.1 Химический состав магиезиальио-силикатиых пород важнейших месторождений

Порода

Месторождение

Содержание, %

б

О

О

О

?

Дунит

Оливинит

Серпеи-тииит

Тальк

364

Нижнетагильское

Хабозерское

Белореченский массив (Северный Кавказ)

Киргитей-

ское (Сибирь)

34,30

38,40 39,00

63,64

44,40

47,0 39,30

31,80

6,10

6,21 7,35

0,30

1,60

7,18 1,80

—??,20

0,23 0,38

0,05

0,40

0,46 0,43

Сл 1,00

Сл.

13,0

Чем больше значение модулей, тем выше канество сырья, так как при этом порода будет более огнеупорной и потребует добавки меньшего количества окиси магния для связывания всего кремнезема в огнеупорный форстерит, а окислов железа — в магнезиоферрит.

Потери при прокаливании характеризуют усадку породы при обжиге.

Разрыхление дунита при обжиге до 1000° С связано прежде всего с большой дегидратацией вследствие наличия в нем серпентинита и брусита.

Как видно из табл. XIII. 1 и XIII.2, лучшим сырьем для производства форстеритовых огнеупоров служит оливинит, а затем дунит. Серпентинит и тальк равноценны, поскольку в обоих случаях необходимо их предварительно брикетировать с каустическим или металлургическим магнезитом.

- Таблица ????.2

Значение модулей некоторых пород

+ +

о о

Породы О Породы о S5 ~о

о о» О О <з?

i S +

Форстерит 1,34 Дунит . 1,20 4,3

(минерал) . . — Серпентинит 1,0 4,4

О'ливинит . . 1,24 3,5 Тальк . . . 0,5 106

Из крупных месторождений дунита, которые в настоящее время используются для производства форстеритовых изделий, можно отметить Нижнетагильское (гора Соловьева).

Из оливинитов достаточно полно изучено большое Хабозерское месторождение (Карелия).

Исследована также возможность производства форстеритовых изделий из серпентинитов, тальков, талько-карбонатных пород, асбестовых отходов и пр.

§ 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ФОРСТЕРИТОВЫХ ОГНЕУПОРОВ

При обжиге исходного сырья происходит распад оливина, серпентинита или талька. Схема реакции распада примерно такова:

365

(Mg„,, Fem,)2Si04-r-(Mgn!, Fem2)2Si04+(Mgfl3, Femi)Si03)

где П1 + т1 = П2+т2 = пз+т3= 1 и п\<п2) a т{>т2\

3MgO · 2Si02+2H20 + q2 2MgO · Si02 +MgO · Si02 + +2H20;

3MgO · 4Si02 · H20 + <73-^3 (MgO · Si02) + Si02+H20.

Здесь q — тепло, сообщаемое породе при нагревании. Закись железа, присутствующая в изоморфной смеси всех пород, переходит в Fe203 или Fe304 в зависимости от температуры обжига.

Таким образом получается форстерит 2MgO-Si02, 'энстатит MgO-Si02 и кристобалит Si02. Эти соединения описываются диаграммой состояния MgO—Si02 (табл. XIII.3).

Задача технологии получения форстеритовых огнеупоров заключается в том, чтобы перевести энстатит, кристобалит и окислы железа, получающиеся при обжиге магнийсиликатных пород, в форстерит в результате реакции этих соединений с окисью магния, которую вводят в реакционную смесь в необходимом количестве.

При избытке окиси магния в обжигаемых форстеритовых массах происходят следующие химические реакции- MgO-Si02+MgO-^2MgO-Si02; Si02 + 2MgO-^ +2MgO · Si02; Fe203 + MgO^MgO · Fe203; 4Fe304+6MgO+

Таблица XIII.3

Инвариантные точки системы MgO—Si02

п.п. Фазы Процесс Сое %- (по MgO тав, массе) Si02 Температура, "С.

1 MgO+2MgO.SiOs+.»C Эвтектика 63 37 1850

2 2MgO-Si02-bHi Плавание 57, Ь 42,9 1890

q MgO.Si022MgO-SiO+X Инконгру- 37,5 62,5 1557

о энтное

4 MgO-Si02+KpHCTO- Эвтектика 35,0 65,0 1543

балит+Ж

5 Кристобалит+Ж · Л+Ж · В Ликвация 0,8 99,2 1695

6 Кристобалит+Ж · А+Ж · В 31,0 69,0 1695

366

+ 02->-6(MgO-Fe203) (в окислительной среде); Fe304+ +MgO-^-MgO-Fe203 + FeO (в восстановительной среде).

Длительное воздействие восстановительной атмосферы на форстеритовые изделия приводит к разрушению магнезиоферрита и образованию оливина. Поэтому форстеритовые изделия необходимо обжигать в окислительной среде.

При обжиге некоторых дунитов и талькокарбонатных пород могут происходит также реакции разложения: брусита Mg (ОН) 2->-MgO-f-H20; магнезита MgC03-*-MgO + С02; брейнерита^Д^, Fe)C03->MgO+MgO-Fe203 + C02 (в окислительной среде). В дальнейшем эти продукты могут участвовать в реакциях, приведенных выше.

Процесс термического разложения оливинита начинается при 1000—1150° С и завершается при 1450— 1500° С, при этом образующаяся вначале Fe203 при температурах выше 1150—1200° С превращается в Fe304.

Термический распад серпентинита начинается при 600—700° С; повышение температуры способствует интенсификации перестройки кристаллической решетки так, что при 1300° С начинают кристаллизоваться клино-энстатит и форстерит, но фазы эти остаются еще слабо дифференцированными. После обжига при 1450—1500° С наблюдаются мелкозернистые агрегаты клиноэнстатито-вой группы с зернами форстерита в их массе.

В тальке разрушение кристаллической решетки и его дегидратация начинаются при более высокой температуре, чем у серпентинита,'—при 1000° С; конечные же фазы — клиноэнстатит и кристобалит — совершенно отчетливо наблюдаются только после обжига при 1300— 1400° С.

Указанные выше реакции образования форстерита и магнезиоферрита протекают в твердой фазе. Реакция между окисью магния и кремнеземом начинается при 650° С, первичным продуктом в ней всегда независимо от соотношения исходных материалов является форстерит. Это обусловливается более простым строением его решетки, состоящей из изолированных кремнекислород-ных тетраэдров с ионами магния, тогда как для образования метасиликата необходимо связывание тетраэдров в цепи.

Фазовый состав некоторых обожженных при 1450° С сырьевых материалов, применяемых при производстве форстеритовых изделий, приведен в табл. XIII.4.

367

Таблица ????.4

Фазовый состав обожженных прн 1450° С сырьевых материалов, %

Минералы Дунит нижнетагильский Оливинит хабозерский Талькомагне-зит веселян-ский Минералы Дунит нижнетагильский Оливинит хабозерский Талькомагие-зит веселян-ский

Форстерит . . 76 57 55 Магнезиофер- 19 17'

Клиноэнста- рит .... 12 тит..... 11 18 19 Анортит . .' . 3 4

Кордиерит . . 1 3 5

Хотя реакции образования форстерита и заканчиваются уже при 1450° С, рост кристаллов форстерита, а следовательно, и спекание форстеритовых изделий происходит исключительно медленно. Форстерит трудно спекается. Этим обусловливается необходимость обжига форстеритовых изделий при высокой температуре (~ 1650° С).

На спекание форстеритовых масс на основе талька оказывает очень сильное влияние добавка ТЮ2. При одной и той же пористости исходного сырца, равной 39,5%, после обжига в криптоловой печи образцы без добавки имели кажущуюся пористость 28,6%, а с добавкой 2% ТЮ2 5-8%.

Механизм действия добавок на спекание зависит от их состава и количества. Некоторые добавки при высоких температурах образуют жидкую фазу. Другие при спекании в твердой фазе повышают энергетическое состояние материала. Катионы спекающей добавки имеют заряд (валентность) выше, чем у спекаемого материала (окисла). Если при этом ионный радиус катиона спекающей добавки меньше размера пустот в кристаллической решетке спекаемого окисла, то происходит внедрение спекающей добавки в кристаллическую решетку и повышение ее энергетического уровня, что и обусловливает лучшую спекаемость.

Влияние двуокиси титана на спекание форстерита и многих других веществ объясняется приведенной выше энергетической теорией.

Магнезиоферрит в разных сырьевых материалах, используемых в производстве форстеритовых изделий, может образоваться и по реакции Mg2Si04 + Fe203-?-

-^-MgO-Si02+MgO-Fe203, которая начинается приблизительно при 1150—1200°С и протекает практически до конца при температуре 1450° С.

Увеличение объема, обусловливаемое этой реакцией, равно около 1%, поэтому она не разрыхляет материал.

§ 4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ФОРСТЕРИТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

При производстве изделий из дунитов применяют предварительный их обжиг при 1450° С, который устраняет последующее разрыхление в обжиге изделий и тем самым способствует повышению их качества.

Окись магния входит в состав шихт в различных количествах в зависимости от состава исходного сырья. Минимальное ее количество должно быть достаточным, чтобы всю кремнекислоту шихты связать в форстерит, а окислы железа ·— в магнезиоферрит. В зависимости от сырья эта добавка берется в количестве 15—25%.

Избыток окиси магния сравнительно с теоретически необходимым количеством обычно повышает качество форстеритовых изделий.

Зерновой состав массы для производства форстеритовых изделий должен быть примерно следующим:

Размер фракции, мм...... 0,5—2,0 0,09—0,5 <0,09

Содержание, %........ 50 10—15 35—40

Более тонкозернистые порошки плохо прессуются, а грубозернистые трудно спекаются.

Для облегчения процесса спекания связку, представляющую собой во всех случаях смесь тонкой фракции магнезиально-силикатного компонента и окиси магния, лучше получать совместным помолом в трубомельнице.

Влажность форстеритовых масс равна 3,0—4,0% при добавке с. с. б. в количестве 0,5—1% на сухую массу. Давление прессования должно быть в пределах 80—. 100 МПа, кажущаяся плотность сырца 2,55—2,60 г/см3.

Форстеритовые массы прессуются труднее магнезито-. вых, так как у первых коэффициенты сжимаемости выше, чем, у периклаза.

Прессование форстеритовых изделий осуществляют на механических револьверных, фрикционных (прессо-трамбование) и гидравлических прессах.

Сушка форстеритового сырца, как показала практи-

?

369

ка, не требует особого режи

страница 69
< 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
irbis nb22 отзывы
пластиковые таблички изготовление
билеты на запашных 2017
qaa32

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
(18.10.2017)