5. Магнийсодержащие огнеупорные материалы

В зависимости от содержания огнеупорной основы (МgО), называемой часто периклазом, и состава примесей магнийсодержащие огнеупоры делят на магнезитовые (периклазовые) (более 90 % МgО), доломитовые (содержащие МgО и СаО), шпинельные (содержащие МgО и СаО), хромомагнезитовые (хромитопериклазные), содержащие МgО и Сг₂Рз, форстеритрвые и тальковые (содержащие (МgО и SiO₂).

1. Магнезитовые (периклазовые) огнеупоры. Сырьем для их производства служит горная порода магнезит МgСО₃.

Технология производства магнезитовых огнеупоров сводится к обжигу дробленого магнезита при температуре по­рядка 1570 °С с целью удаления СО₂ и получения МgО, который затем подвергается дроблению, помолу, увлажнению, прессованию для получения изделий требуемой формы, подсушиванию и обжигу при температуре, возрастающей до 1650 °С в течение 120—150 ч. Полученные таким спосо­бом изделия содержат не менее 85 % МgО и характеризу­ются высокой предельной температурой службы.

В металлургии находят применение не только готовые изделия, но и порошок из обожженного магнезита с разме­рами зерен 0,8—15 мм. Этим порошком наваривают и за­правляют поды сталеплавильных печей, и он также служит основой для изготовления набивных тиглей индукционных печей.

2. Доломитовые огнеупоры изготовляют из обожженного естественного минерала доломита СаСОз МgСОз путем дро­бления, добавки связующих веществ, формования изделий нужной формы и их обжига при температуре 1450-1580 °С.

В последние годы расширяется производство смолодоломитовых изделий, приготовляемых из шихты, в состав которой входит порошок из смеси обожженных магнезита и доломита и 4-11% смолы.

Доломитовые и смолодоломитовые изделия отличаются свойством поглощать влагу из окружающей среды, причем протекают процессы гидратации МgО и СаО. Это сопровождается увеличением объема изделий и может даже привести к их полному разрушению. Поэтому доломитовые изделия не подлежат длительному хранению (больше 2—2,5 мес.). Наряду с обожженными доломитовыми и смолодоломитовыми изделиями выпускаются безобжиговые, обжиг которых происходит при разогреве выполненной из них футеровки печи. Свойства обожженных и безобжиговых смолодоломитовых изделий примерно одинаковы. Эти огнеупоры характеризуются очень хорошим сопротивлением воздействию основных шлаков.

Из доломита получают обожженный и необожженный порошок, используемый для заправки пода и порогов окон сталеплавильных печей.

3. Шпинельные огнеупоры изготавливают из шпинели - минерала МgО-А1₂Оз, характеризующегося температурой расплавления 2035 °С. Установлено, что для системы МgО -А1₂Оз минимальная температура расплавления 1925 °С со­ответствует составу 92,5 % МgО и 7,5 % А1₂Оз Однако наличие в минеральном сырье примесей Fе₂Оз, СаО, SiO₂ др. вызывает снижение этой температуры.

Шпинельные изделия получают из смеси спекшегося магнезита и технического глинозема. Их выпускают прессованными с последующим обжигом или литыми.

4. Форстеритовые огнеупоры изготавливают на базе фор­стерита (ортосиликата магния 2МgО-SiO₂), температура расплавления которого составляет 1790 °С. Сырьем для производства форстеритовых изделий служат природные минералы: оливин, дунит и серпентин. Иногда используют синтетическое сырье (спекшийся магнезит с кремнеземом).

Из форстерита получают прессованные изде­лия, которые либо подвергают обжигу, либо непосредственно используют для футеровки печей. Они хорошо противостоят основным шлакам, но неустойчивы против шлаков, содержащих значительные количества А1₂Оз. Пре­дельная температура службы огнеупоров типа Ф, ФД, ФБ, содержащих 22—33 % SiO₂ и 54 % МgО и имеющих плотность 2900 кг/м³, .составляет 1650 °С, термическая стой­кость 5—7 водяных теплосмен, прочность при сжатии 30 МПа.

5. Магнезитохромитовые (периклазохромитовые) огнеупоры изготовляют из шихты, содержащей 40—65 % сырого хромита и 60—35 % обожженного магнезита с добавкой 4—6 % оксидов железа или железной руды. В полученную таким образом смесь вводят связку, формуют из нее посредством прессования кирпичи и изделия желаемой формы и подвергают их обжигу при 1650—1750 °С. При этом чем выше температура обжига и больше давление прессования, тем выше свойства изделий.

Большое значение имеет и качество помола составляющих частей шихты. При размере зерен до 3 мм получаются обычные магнезитохромитовые огнеупоры, в которых зерна оксида магния и хромита связаны очень тугоплавкими соединениями 2МgО∙Сг₂О₃; МgО∙Fе₂О₃ и МgО∙А1₂Оз. Однако магнезитохромитовые безобжиговые огнеупоры, предназначенные для кладки высокотемпературных печей, содержат не менее 65 % МgО и 7—18% Сг₂О₃ и 5—13 % Сг₂О₃, имеют предельную температуру службу 1700 °С.

6. Хромитамагнезитовые (хромитопериклазовые) огнеупоры получают из хромитовой руды, содержащей минерал хромит (хромистый железняк) FеО • Сг₂О₃. К хромиту добавляют в соответствующем количестве обожженный магнезит и глинозем и изготовляют методом прессования как обожженные, так и необожженные изделия по технологии, мало отличающейся от процесса изготовления магнезитовых огнеупоров.

В процессе обжига этих изделий образуются форстерит 2МgО-Сг₂О₃ и шпинель МgО-А1₂Оз, играющие важную роль высокотемпературной связки зерен огнеупорных оксидов. Это способствует повышению огнеупорности и шлакоустойчивости.

7. Тальковые огнеупоры производят из горной породы талька, состав которой описывается формулой 3МgО-SiO₂ •2Н₂О. При нагреве талька до 900 °О происходит его деги­дратация и после обжига он содержит 33,3 % МgО и 66,7 %' SiO₂, сохраняя при этом свое кристаллическое строение. Замечательной особенностью талька является то, что он не взаимодействует с окалиной.

Изделия из талька, изготовляют выпиливанием и подвергают либо обжигу при 1000—1300°С, либо используют не­посредственно. Ничтожно малое изменение объема при об­жиге (не свыше 0,4 %) позволяет использовать их в кладке печей сырыми (без обжига). Предельная температура службы тальковых изделий сравнительно невелика (1300-1400 °С), термостойкость 1—2 водяных теплосмены. Тальковые изделия имеют также очень большую пористость, достигающую 30 %.

Применение магнийсодержащих огнеупоров

Из магнезита выполняют под и стены мартеновских, электросталеплавильных и ферросплавных печей, стены головок, вертикалов и шлаковиков мартеновских печей; из термостойких магнезитовых изделий возводят стены и свод регенераторов, головки и другие узлы мартеновских печей.