26.Сырье для магнезиальных вяжущих, процессы обжига сырья

Вопрос 26.

Сырьевые материалы и основные свойства магнезиальных вяжущих.

Известны два магнезиальных вяжущих вещества: каустический магнезит и каустический доломит. Каустическим магнезитом называется продукт, получаемый обжигом магнезита (МgСО₃) с последующим его измельчением в тонкий порошок. Каустический доломит отличается от каустического магнезита тем, что сырьем для его изготовления служит не магнезит, а доломит «CaСО*МgСО₃). Оба эти вяжущие вещества затворяют раствором хлористого магния, сернокислого магния или некоторых других солей.

Магнезит (горький шпат) встречается в природе в двух видах - кристаллическом и аморфном. Первый имеет четкое кристаллическое строение и напоминает крупнозернистый мрамор. Второй похож на фарфоровую массу. Твердость обоих видов магнезита по шкале Мооса колеблется, в пределах 3,5-4,5; уд. вес 2,9-3,1. Теоретический состав магнезита 47,82% MgOи 52,18% СО₂.

Природный магнезит всегда содержит различные примеси: глину, углекислый кальций и др. В зависимости от примесей он бывает белого, желтого, серого и другого цвета.

Для аморфного магнезита характерна примесь кремнезема и отсутствие примесей соединений железа. В природе магнезит встречается реже, чем известняк и доломит.

Доломиты являются распространенной горной породой.

Твердость доломита по шкале Мооса 3,5-4,0; уд. вес 2,85-2,95. Теоретическое содержание в доломите СаСО₃-54.27%; МgСО₃-45,73% или в окислах: CaO-30,41%; MgO-21,87% и СО₂-47,72%.

Природный доломит имеет обычно некоторый избыток углекислого кальция. Кроме того, в доломите встречаются глинистые и другие примеси. Цвет доломита белый, желтый и буроватый, в зависимости от примесей, главным образом железистых соединений. Он отличается от вскипающего от слабой соляной кислоты известняка тем, что на доломит эта кислота действует только при нагревании или измельчении в порошок.

Магнезиты и доломиты применяются не только как сырье для производства вяжущих материалов, но и в качестве сырья в огнеупорной и некоторых других отраслях промышленности.

Стандарт (ГОСТ 1216-41) делит каустический магнезит, в зависимости от его химического состава, на три класса. Минимальное содержание MgO должно составлять не менее 87, 83 и 75% соответственно для I, II и III классов. Каустический магнезит I класса используется в химической и магниевой промышленности.

Каустический магнезит легко поглощает влагу и углекислоту из воздуха, в результате чего образуются гидрат окиси магния и углекислый магний.

При этом происходит уменьшение удельного веса, которое может компенсировать увеличение у дельного веса, вызываемое пережогом. Поэтому проверять качество обжига путем определения удельного веса нужно сразу после выхода материала из печи.

Каустический магнезит необходимо упаковывать в плотную тару для предохранения его при перевозке и хранении от действия влаги и углекислоты воздуха.

Тонкость помола каустического магнезита по стандарту для II класса должна быть такой, чтобы остаток на сите №02 был не более 5% и чтобы через сито №008 проходило не менее 75% всего материала. Для других классов тонкость помола не нормируется.

Начало схватывания  должно наступать не ранее 20 мин., а конец - не позже 6 ч до начала затворения.

Каустический магнезит, затворенный хлористым магнием, должен выдерживать испытание на равномерность изменения объема при нормальной температуре (+20 С).

Магнезиальный цемент является быстротвердеющим вяжущим.  По СНиП (Строительные нормы и правила) марки каустического магнезита: 400, 500 и 600. Они определяются по показателям предела прочности при сжатии образцов из жесткого трамбованного раствора 1: 3 через 28 суток воздушного твердения.

Качество каустического доломита более низкое, так как он содержит значительное количество углекислого кальция и небольшое количество окиси кальция. В каустическом доломите должно быть не менее 15% окиси магния. Потеря при прокаливании каустического доломита должна находиться в пределах 30-35%. Содержание свободной окиси кальция в каустическом доломите не должно превышать 2,5%. Марки его, определяемые так же, как и для каустического магнезита, составляют 100, 150, 200 и 300.

Магнезиальные вяжущие являются воздушными, слабо сопротивляющимися действию воды, которая вымывает из них растворимые соли (MgCI₂ и др.). Их можно использовать только при твердении на воздухе с относительной влажностью менее 60%.

Обжиг

Каустический доломит обжигается при температуре 650-750 С (полуобжиг). При обжиге происходит декарбонизация МgСО3 и превращение его в MgO, а СаСО₃ остается в основном не разложенным. Следовательно, продукт обжига отличается от каустического магнезита тем, что наряду с окисью магния содержит известняк и небольшое количество извести. При повышении температуры обжига до 800-1000°C обожженный продукт будет представлять собой доломитовую известь, которая содержит значительное количество способной к гашению окиси кальция. При температуре 1500-1600 С получается спекшийся металлургический доломит, который подобно спекшемуся магнезиту применяется для производства огнеупоров.

Перед обжигом материал дробят на куски различных размеров, в зависимости от системы печей. Возможно, более однородный по размерам кусков материал позволяет установить оптимальный режим обжига для всей массы обжигаемого сырья. При большом различии в размерах кусков режим обжига приходится выбирать, ориентируясь на куски средних размеров. При этом более мелкие куски оказываются пережженными, а более крупные - недожженными. Дробление осуществляется главным образом в щековых и молотковых дробилках. Если величина кусков обожженного материала значительна, то их вновь дробят и затем размалывают в шаровых мельницах.

Каустический магнезит обжигают главным образом в шахтных и вращающихся печах. Применяются шахтные печи с выносными топками, они дают в сутки до 15 т обожженного материала и больше. Расход условного топлива в них составляет примерно 10-15% от веса готовой продукции.

Вращающиеся печи могут обжигать от 40 до 120 т каустического магнезита в сутки, но требуют большого расхода топлива (при обжиге на мазуте он составляет 20-30%). Для обжига во вращающейся печи сырой магнезит дробите более тонко, чем при обжиге в шахтной печи. Длина этих печей 35-50 м., диаметр 2-2,5 м. Футеровка шамотная.

При получении металлургического магнезита остаются отходы, называемые кальцинированным каустическим магнезитом. Их извлекают из батарейных циклонов и пыльных камер вращающихся печей. Этот материал содержит частицы недожога и пережога и характеризуется пониженным качеством.

Каустический доломит обжигается в шахтных печах с выносными топками, можно применять печи и других видов.