|
Изделия, у которых основными
составляющими являются MgO и СаО, называют обычно доломитовыми по
наименованию природной доломитовой руды (MgC03—СаС03). Раньше сырьем была
только эта руда. Разработка технологии производства магнезиального клинкера
из морской воды и одновременно других веществ, в которых содержание MgO
больше, чем в доломите, позволило изменить исходное сырье. В сырую массу
перед смешиванием добавляют 5—10 % смоляного связующего вещества. После
формования фабрикаты подвергают горячей сушке (паровому обжигу) при 300—400
°С. При внесении органических связок сформованные изделия подвергают
высокотемпературной сушке. Изделия системы MgO—СаО применяют для футеровки
конверторов, установок для аргонокислород- ного обезуглероживания.
Природный доломит в необработанном виде нельзя
использовать непосредственно для изготовления огнеупорных изделий, поскольку
он не устойчив в атмосфере. При обжиге доломита по сухому способу в
результате термического разложения образуется соединение MgO- СаО, называемое
природным доломитовым клинкером.
При обжиге доломита получают грубоизмельченный плотный, и
прочный материал с размерами зерен 5—25 мм. Температура обжига доломита
колеблется от 1550 до 1700 °С. Особо трудноспекающиеся сорта доломита
подвергаются тонкому помолу в трубных мельницах и затем обжигаются во
вращающихся печах с добавкой железной окалины. Спеканием доломита при обжиге
обеспечиваются его шла- коустойчивость и устойчивость против гидратации
содержащегося в нем свободного окисла СаО. Стойкость обожженного доломита
против гидратации повышается с повышением степени спекания и кажущейся
плотности. Добавка при обжиге железной окалины замедляет гидратацию доломита.
В процессе обжига в доломите протекают сложные
физико-химические процессы. При 715 °С из него выделяется MgO и твердый
раствор MgC03—СаС03. При более высокой температуре (до 900 °С) происходит
декарбонизация карбонатов Са и Mg и появляются свободные MgO и СаО. В
интервале 900—1100 °С образуются Са0-А1203 и 2Ca0-Fe203, а при 1100—1200 °С
образуется 2CaO-SiOa. При. повышении температуры до 1400 °С и выше 2Ca0-Si02
присоединяет свободную окись кальция с образованием трехкальциевого силиката
3CaO-SiOa. Температура плавления трехкальциевого силиката составляет 1500 °С
и предопределяет допустимую температуру применения доломитовых огнеупоров.
Кроме природного доломитового клинкера, в качестве сырья
используют синтетический доломитовый клинкер, который производят так же, как
и магнезиальный. Сырьевую смесь, состоящую из гидратов окисей кальция и
магния, полученных из морской воды, и небольших количеств
железисто-кремнеземистых добавок, обжигают до ее спечения. В
противоположность природному состав синтетического доломита можно
регулировать, получая клинкер с требуемыми свойствами. В последние годы
пробуют применять эл.ектро- плавленый доломитовый клинкер, типичный
химический состав которого приводится ниже, % (по массе):
Доломитовые огнеупорные изделия могут быть смолосвязанными
•(безобжиговыми) и обожженными. Сырьем для смолосвязанных доломитовых изделий
служит смесь из доломитового и магнезиального клинкеров. Смесь регулируют по
зерновому составу, добавляют 8—12 % смоляного пека или каменноугольной смолы
и тщательно перемешивают. После формования проводят термообработку (обжиг
паром) при 300—400 °С. Поскольку условия термообработки несложные,
производство изделий обходится сравнительно недорого. Смола и пек загрязняют
окружающую среду, поэтому введен строгий контроль за их утилизацией, что
обусловило появление новых проблем.
Основным сырьем для изготовления обожженных доломитовых
изделий является доломитовый и магнезиальный клинкер, к которым добавляют
безводные связующие вещества. После тщательного смешивания и формования
проводят обжиг. На 85 показана технологическая схема изготовления этих
изделий.
Зачастую после обжига изделия пропитывают смолой, что
целесообразно для повышения их коррозионной стойкости и предотвращения
гидратации.
Смолосвязанные доломитовые (безобжиговые) изделия стойки к
воздействию жидкой стали и шлака благодаря сравнительно простой
термообработке и содержанию в них углерода, переходящего из смолы и пека, что
содействовало их применению для футеровки конвертора. Однако в связи с более
жестким режимом сталеплавильных печей безобжиговые изделия начали заменять на
обожженные. В последнее время потребление доломитовых изделий снизилось из-за
уменьшенного срока службы. Износ изделий обусловливается механическим
истиранием вследствие обезуглероживания поверхностного слоя и размывания под
действием легкоплавких веществ, например силикатов.В процессе эксплуатации
доломитовые огнеупоры могут реагировать с расплавами шлаков. При этом
свободная окись кальция огнеупора взаимодействует с кремнеземом шлака,
образуя ЗСаО
• Si02, и с полуторными окислами, образуя
четырехкальциевый алюмоферрит 4Ca0-Al203-Fe203, двухкальциевый феррит 2СаО
• А1203 И трехкальциевый алюминат ЗСа0-А1203.
Когда вся свободная известь прореагирует, трехкальциевый силикат перейдет в
двухкальциевый за счет присоединения Si02 из шлака. MgO в свободном виде
будет сохраняться только в присутствии трехкальцие- вого силиката. Поэтому
при уменьшении содержания 3Ca0-Si02 ускоряется износ доломитового огнеупора.
Усовершенстование обожженных доломитовых изделий проводят
посредством улучшения матрицы керамическими связками, а также пропитки смолой
и пеком с целью более эффективного науглероживания изделий. Хотя устойчивость
к растрескиванию при этом несколько снижается, коррозионная стойкость [резко
возрастает. Для повышения качества изделий в роли отощителя используют
электроплавленый магнезиальный клинкер, показавший хорошие результаты. В
табл. 122 приведены свойства и применение доломитовых изделий.
|