книги из ГПНТБ / Кайнарский И.С. Основные огнеупоры (сырье, технология и свойства)

ется интенсивным растворителем двухкальциевого сили­ ката [186, 267]. Борсодержащие силикатные расплавы повышают растворимость в них окислов железа [187]. В этой связи добавка В2О3 снижает способность спечен­ ного магнезита к гидратации за счет образования на по-

СлиВ

Рис. 12. Схема получения окиси магния из разбавленной снвашскоіі рапы

верхности зерен защитных пленок; максимальный эф­ фект достигается при содержании 0,4% В 2О3. Эта до­ бавка особенно эффективно повышает защитное против гидратации действие в присутствии примеси ЭЮг [26].

Все приведенное свидетельствует о том, что присут­ ствие В2О3 в магнезите улучшает его спекание, но ухуд­ шает некоторые свойства' изделий. Поэтому использова­ ние В 20 з в качестве добавки должно быть всесторонне обосновано в каждом отдельном случае. В обжиге В 20 3 способна к улетучиванию и в тем большей степени, чем

103

чище магнезит. Летучесть борного ангидрида снижает главным образом наличие в магнезите окиси кальция [188]. Производят магнезит из морской воды с низким содержанием В20 3 для изготовления огнеупоров с вы­ сокой прочностью в нагретом состоянии. Содержание В2О3 в окиси магния понижают за счет ее улетучивания в виде щелочного бората [269].

Для магнезитовых изделий из окиси магния из мор­ ской воды типична значительно большая однородность

шаются дигедральные углы, т. е. улучшается смачива­ ние твердой фазы жидкой. Кроме того, в изделиях из окиси магния из морской воды в зернах периклаза со­ держание Fe20 3 высокое, а СаО малое, тогда как в из­ делиях из природного магнезита зерна периклаза содер­

в твердом растворе может содержаться до 1,9% СаО, что относится к чистым смесям MgO—СаО—Si02. При­ сутствие А120 з, F2O3 может, по-видимому, снижать рас­ творимость СаО в MgO.

В табл. 21 приведены по данным [9, с. 41] составы спеченных порошков окиси магния, а на рис. 12 показа­ на принципиальная схема получения окиси магния из разбавленных растворов сивашской рапы [9, с. 69].

Изготовление магнезитовых изделий из спеченной окиси магния из природной воды не имеет принципи­ альных отличий от технологии таких изделий из спе­ ченного кристаллического магнезита [156; 169, с. 100; 265, с. 9]. Подробно технология изделий из рапной оки­ си магния изучена в работе [190]. Согласно результа­ там этого исследования, зерновой состав магнезитовых масс должен быть следующим: 50±5% фракции 2— 0,5 мм, 15+2% 0,5—0,09 мм и 37,5+2,5% <0,09 мм. Та­ кой зерновой состав весьма близок к составу, использу­ емому для изготовления плотных магнезитовых изде­ лий. В массу при смешении вводят 1 % с. с. б. на сухой остаток; смешение осуществляют н.а бегунах или в ло­ пастных смесителях; влажность массы составляет ~4% и вылеживанию ее не подвергают. Прессование сырца

104

производят на гидравлическом прессе при удельном давлении 1200 кгс/см2; каких-либо специфических труд­ ностей при этом не возникает, так же как и при сушке сырца до остаточной влажности 0,1%. Прирост потери при прокаливании сырца в результате сушки составля­ ет 0,5%; его предел прочности при сжатии весьма боль­ шой 450 кгс/см2, объемная масса 2,88 г/см3 и порис­ тость 18%. Садка сырца в обжиг производится высотой до 1 м. Конечная температура обжига изделий 1600° С при выдержке 6 ч, причем подъем температуры состав­ ляет в периодической печи 15—20 град/ч, а охлаждение ведут со скоростью 30—40 град/ч. В туннельной печи скорость обжига может быть удвоена. Усадка при об­ жиге составляет 2—2,5% (лин.).

По другим данным [147; 265, с. 9], магнезитовые изделия из рапной окиси магния изготовляют из более крупных порошков, имеющих зерновой состав: 15% зе­ рен 3—2 мм, 20% 2—1 мм, 20% 1—0,5 мм, 5% 0,5— 0,06 мм и 40% <0,06 мм. Масса имеет влажность 3,5— 3,7% и прессуется при давлении 1200 кгс/см2. Сырец обжигают при 1750° С с выдержкой 4 ч.

Взаимосвязь свойств изделий из окиси магния из морской воды и рапы приведена в табл. 22. Микроско­ пически изделия представляют собой зерна периклаза размером 25—120 мкм с нормальным для пего показа­ телем преломления; зерна цементируют прослойки сили­ катов монтичеллитового типа. А

Отмечают [192], что изделия из окиси магния из мор­ ской воды более однородны, чем из природного магне­ зита, однако в них хуже образуется прямая связь; бо­ лее низкое содержание в кристаллах периклаза окиси кальция приводит в дальнейшем к уменьшению отно­

шения в связке изделий СаО : БіОг, что снижает ее ог­ неупорность.

Окись магния из морской воды может использовать­ ся для производства изделий всех типов, содержащих в качестве сырья спеченный магнезит; однако примене­ ние-ее сортов, наиболее богатых MgO, особенно ценно для изготовления ответственных изделий, в частности для сводов мартеновских печей.

Обращается внимание на то, что в магнезите с мо­ лярным отношением CaO : Si02=2 температуры обра­ зования расплава и прочность в нагретом состоянии снижаются, если чистота магнезита повышается [267].

106

с в о й с т в а м а г н е з и а л ь н ы х о г н е у п о р о в

СПЕЧЕННЫ Е М АГН ЕЗИ ТО ВЫ Е П О Р О Ш К И

Промышленность выпускает значительное количест­ во различных по химическому и зерновому составам магнезитовых спеченных порошков; содержание в них окиси магния сильно колеблется (табл. 23). Последнее

повышается при уменьшении в порошках содержания крупных зерен (рис. 13) [НО, с. 214].

При этом симбатно снижается содержание # 20 3-f +СаО; с повышением содержания в порошке окиси

Т а б л и ц а 23

Химический состав магнезитовых металлургических порошков

* Порошок для производства плавленого магнезита.

108

кальция возрастает ее концентрация в крупных зернах за счет снижения содержания в них MgO [ПО, с. 214; 194]. Кремнезем и полуторные окислы распределяются достаточно равномерно по всем 'фракциям независимо от содержания в порошке MgO и СаО [39; ПО, с. 214].

Магнезитовые порошки, используемые для наварки и ремонта подин, заправки мартеновских и электроста-

Рис. 14. Зависимость насыпной массы магнезитовых по­ рошков от содержания в них MgO (я) и примесей R-Oa+CaO (б)

леплавильных печем, содержат меньшее количество окпси магния и • они более загрязнены окисью кальция (4—6%), чем спеченные порошки (2,5—3,5%), исполь­ зуемые для производства магнезиальных и сводовых магнезитохромитовых изделий (табл. 24).

Т а б л и ц а 24

Химический состав спеченных магнезитовых порошков для производства изделий, %

Химический состав порошков в некоторой степени определяет их насыпную массу. Так, увеличение содер­ жания примесей і?20 3-]-СаО в порошке, обеспечивая луч­ шее спекание его зерен, понижает их пористость (табл.

109

25) и повышает насыпную массу порошков (рис. 14). Плотность зерен порошка зависит также от их размера;

110

ки, содержащие одинаковое количество окиси магния, могут иметь крупный и мелкий зерновой состав, что обе­ спечивает различные возможности их применения. По: рошки, используемые для изготовления магнезитовых и магиезитохромитовых изделий, имеют весьма мелкий зер­ новой состав. Содержание в них фракции менее 0,5 мм может достигать 60 и 50% соответственно.

Таблица 26

Зерновой состав магнезитовых металлургических порошков

Основным высокоогнеупорным компонентом магне­ зитовых порошков является периклаз. Его кристаллы частично контактируют друг с другом, а частично свя­ заны силикатами или ферритами кальция, причем коли­ чество прямых связей периклаз — периклаз увеличивает­ ся с уменьшением содержания примесей и повышением температуры обжига [197]. Силикаты обычно представ­ лены преобладающим количеством монтичеллита и фор­ стеритом, а при повышенном содержании окиси кальция мервинитом и двухкальциевым силикатом. Состав и ко­ личество связки обусловливают цвет зерен порошка [ПО, с. 214; 198]. Монтичеллит и мервинит, количество которых в связке достигает 12—15%, окрашивают зер­ на в светло-коричневый и желтый цвета. Связка, состо-

Ш

ящая пз форстерита, монтичеллита и мервшшта, в коли­ честве не более 12% окрашивает зерна порошка в корич­ невый п темно-коричневый цвета; при связке из одного форстерита зерна имеют серый цвет.

При повышенном содержании в магнезитовых по­ рошках окиси кальция, при незначительном содержа­ нии примесей либо при пониженной температуре обжи­ га в магнезитовом порошке сохраняется свободная окись кальция [ПО, с. 214; 198; 199], склонная к гидратации, приводящей к повышению в порошке содержания мел­ ких фракций. Длительное хранение порошков увеличи­ вает степень их гидратации и, следовательно, количест­ во мелких фракций [194]. Однако абсолютные величины гидратации и увеличения дисперсности порошков отно­ сительно незначительны, что обусловливает . возмож-. ность достаточно длительного их хранения [ПО, с. 214].

Высокое содержание в сырье окислов железа приво­ дит к наличию в спеченном магнезите магнезиоферрита, двухкальциевого феррита и магнетита.

В спеченном саткинском магнезите, используемом в качестве металлургических порошков, содержится в среднем (500 анализов) 84,5% периклаза при среднем содержании 88,7% MgO и 11,1% силикатов, из которых 9,8% монтичеллита н 1,3%форстерита [47]: Количество периклаза составляет ~95% от содержания в порошке окиси магния, остальное его количество образует магIіийсодержащие мииералы.

М АГН ЕЗИ ТО ВЫ Е (ПЕРИ КЛ АЗО ВЫ Е) ИЗД ЕЛИЯ

Характеристикой химического состава магнезитовых изделий является содержание в них основного компонен­ та окиси магния и как примеси окиси кальция; их содер­ жание регламентируется техническими требованиями. Более высококачественныемагнезитовые изделия долж­ ны содержать не менее 91% MgO и не более 3% СаО, менее качественные — не менее 89% MgO и не более 4% СаО. Содержание же MgO в безобжиговых магне­ зитовых стаканах допускается до 88%.

Для качества магнезитовых огнеупоров имеет значе­ ние содержание в них Si02 и отношение CaO: S1O2, ко­ торое должно быть значительно менее 2. В противном случае образуется двухкальциевый силикат, вызываю­ щий рассыпание магнезитовых изделий [47], и ухудщд-

112