Вся электронная библиотека >>>

 Древесные отходы >>>

 

 

Огнеупоры и их применение


Раздел: Учебники

 

3.1.11. Шпинельные (шпинелидные) огнеупоры

 

 

Шпинельные (шпинелидные) изделия являются видом огнеупоров, основной составной частью которых являются соединения, содержащие окислы двух-и трехвалентных металлов, которые выражаются общей формулой R0-R203. Шпинелидные изделия относятся к нейтральным огнеупорам. Прежде они считались специальными с учетом сырья, изготовления и применения; сейчас — это обычные огнеупоры.

Одним из наиболее важных шпинелидов является, магнезиальная шпинель Mg0-Al203, встречающаяся в природе в виде минерала. Диаграмма равновесного состояния системы MgO—А1203 показана на  86. Из этой диаграммы явствует, что магнезиальная шпинель является единственным стабильным соединением в системе MgO—А1203, которое образует твердые растворы с избытком А1203 и в меньшей мере с MgO. Эта шпинель также образует твердые растворы в периклазе. Отсутствие легкоплавких эвтектик в. системе MgO— АГ203 обусловливает исключительное значение ее для технологии огнеупоров. Температура плавления магнезиальной шпинели в области а-А1203 составляет 2135 °С. Общие свойства соединений шпи- нельной группы приведены в табл. 123. Сырьем для производства шпинелидных изделий являются вещества, содержащие А1203 и MgO. MgO содержится в морской магнезии, магнезитовой руде. А1203 получают способом Байера из прокаленной гидроокиси алюминия, электроплавленого глинозема, диаспора.

Процесс изготовления шпинелидных изделий заканчивается обжигом, но можно эти изделия получать и другим способом — электроплавлением. В настоящее время изделия на основе шпинели делятся на шпинелидные и магнезиальношпинелидные. Изделия на основе шпинели отличаются плотной структурой, высокой коррозионной стойкостью вследствие малого количества примесей, например Si02, малым растрескиванием. Поэтому они являются хорошим материалом для футеровки зоны обжига цементообжиговой печи, а также для футеровки ковшей сталеплавильного производства.

Шпинелидные изделия плавленого или обожженного оксидмагниевого и оксидалюминиевого сырья. В любом случае химический состав шихты должен быть близок к теоретическому составу шпинели: А1203 71,7 % и MgO 28,3 % (по массе). Коэффициент термического расширения шпинелидных изделий должен быть близок к коэффициентам термического расширения обычных магнезитовых и магнезитохромитовых изделий. Однако стойкость к коррозии из-за наличия плавленого цемента у шпинелидных изделий ниже, чем у магнезитовых. Шпинелидные изделия ценят за хорошую устойчивость к растрескиванию.

Поскольку о сырье, из которого получают MgO и А1203, уже подробно рассказывалось, остановимся на описании шпинельного клинкера: электроплавленого и спеченного. Источником MgO служит морская магнезия и природная магнезитовая руда; А1203 получают из прокаленного глиноземистого сырья автоклавным способом Байера, из электроплавленого глинозема, диаспора. В последнее время в связи с жесткими требованиями заказчиков основное внимание уделяется высокочистому магнезиальному клинкеру; А1203 получают предпочтительно по способу Байера.

Электроплавленый шпинельный клинкер получают из сырьевой смеси приготовленной так, чтобы она по своему составу представляла теоретическую шпинель. Подобранную смесь плавят в трехфазной дуговой печи. Затвердевший расплав размельчают. Разумеется, в качестве шпинели можно использовать MgAl204, а также соединения типа MgO—MgAl204 и А1203—MgAl204 с теоретическим составом шпинели. Свойства такого клинкера приведены в табл. 124—126.

Спеченный шпинельный клинкер получают следующим образом. Тщательно подбирают по зернистости и химическому составу MgO и А1203. Далее согласно обычной технологии получения спеченной продукции сырье предварительно размельчают, приготовляют смесь и гранулируют ее, а после обжига осуществляют помол и классификацию готовой продукции. Приготовление плотного спеченного продукта с правильным соотношением MgO и А1203 сравнительнотрудно. Выполняют этот процесс двустадийным обжигом. Свойства спеченной шпинели приведены в табл. 127.

Шпинелидные изделия в зависимости от сырьевых источников получают по двум вариантам. В первом случае в качестве исходных материалов берут оксидмагниевое и оксидалюминиевое сырье, во втором — шпинельный клинкер. На  87 показаны соответственно первый и второй варианты получения шпинелидных изделий.

В первом случае измельчение осуществляют с целью образования шпинели во время обжига; для получения стандартных свойств проводят просеивание и гранулирование. После смешивания и формования осуществляют специальный высокотемпературный обжиг, обеспечивающий спекание шпинели и получение готовой продукции. Во втором случае исходное сырье — заранее синтезированную спеченную шпинель, доводят до стандартного зернового состава, а затем посредством последовательных смешивания, формования, обжига получают готовую продукцию.

Как указывалось, шпинелидные изделия мало растрескиваются, но по сравнению с другими огнеупорами, характеризующимися основностью, их недостатком является низкая коррозионная стойкость при воздействии жидкого цемента. При использовании шпинелидных огнеупоров в цементообжиговой печи происходит перегрев основного компонента шпинели А1203 и огнеупоры в зоне обжига при высокой температуре могут быть повреждены цементом. Для предотвращения износа прибегают к комбинированной кладке футеровки с магнезитовыми изделиями высокой коррозионной стойкости, что позволяет лучше использовать свойства шпинелидных изделий. Другими словами, положительное свойство шпинели — малое расширение — улучшается за счет повышения термической стойкости, в частности устойчивости к растрескиванию. Это является стимулом к предпочтительному развитию магнезиальношпинелид- ных изделий.

Свойства сформованных и обожженных изделий на основе плавленой и спеченной шпинели без добавок приведены в табл. 128, из которой видно, что коэффициент термического расширения их гораздо ниже, чем магнезиальных и магнезитохромитовых изделий, более пригодных с учетом термостойкости для цементообжиговых вращающихся печей.

Эти изделия обладают термической стойкостью, свойственной шпи- нелидным изделиям, и хорошей коррозионной стойкостью при воздействии расплавленного цемента, характерной для магнезиальных изделий. В настоящее время обжиговую зону цементообжиговых вращающихся печей выкладывают из магнезиальношпинелидных изделий. Инициатива в этом принадлежит японским огнеупорщикам.

Магнезиальным сырьем является высокочистый магнезиальный клинкер, шпинельным сырьем — шпинельный клинкер с малым содержанием примесей. Затем оба клинкерных материала синтезируют.

Схема производства этих изделий показана на  88. Исходные сырьевые компоненты берут в соответствующей пропорции и добавляют к ним глинистую связку. Приготовленную массу тщательно смешивают, после чего проводят формование и обжиг до получения готовых изделий. Температура обжига сравнительно высокая (1690— 1730 °С).

Окись магния в магнезиальношпинелидных изделиях составляет большую долю, поэтому эти огнеупоры отличаются весьма хорошими термической прочностью и объемной стабильностью. Магнезиальношпинелидные изделия характеризуются плотной структурой, хорошей стабильностью во внутрипечной среде благодаря наличию окислов железа, содержат весьма мало примесей, например SiOa; при этом имеют весьма хорошую коррозионную стойкость, обладают весьма высокой термической прочностью, хорошей устойчивостью к структурному растрескиванию и шелушению. Типичные свойства данных изделий приведены в табл. 129.

Магнезиальношпинелидные изделия, обладающие очень ценным свойством — противостоять растрескиванию, — можно применять в футеровке без опасения за дальнейшие химические последствия, что, например, происходит с магнезитохромитовыми изделиями из-за наличия химически активного шестивалентного хрома. В связи с этим в последние годы магнезиальношпинелидные изделия начали применять для кладки футеровки обжиговой зоны цементообжиго- вых вращающихся печей вместо магнезитохромитовых изделий с прямой связью и чисто шпинелидных изделий. Результаты изучения поведения магнезиальношпинелидных изделий в обжиговой зоне подтвердили их более стойкие качества. Однако из-за высокой стоимости сырья — шпинелидното клинкера — повышается стоимость изделий, что сдерживает их широкое применение. Таким образом, предстоящей задачей является снижение стоимости шпинелид- ного клинкера.

С дальнейшим развитием сталеплавильного производства растет значение магнезиальношпинелидных изделий, особенно для ковшо-

вого припаса, в частности для футеровки шлаковой зоны. В данном случае срок службы шлаковой зоны увеличивается более чем в два раза по сравнению с цирконовыми огнеупорами.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Огнеупоры и их применение

 

Смотрите также:

 

Огнеупоры. Для кладки ковшей шамотные кирпичи и высокоглиноземистые...

проведенных специальных испытаний предлагает использовать для футеровки ковшей огнеупоры на основе А12О3 с добавками (до 22 %) MgO [Ю].

 

ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Алюмосиликатные огнеупоры. Шамотные...

Кремнеземистые (динасовые) огнеупоры изготовляют из кварцевых пород (кварц, кварцит, кварцевый песок) с добавкой глины.

 

...материалы и изделия. Кремнеземистые динасовые огнеупоры....

Кремнеземистые (динасовые) огнеупоры получают из кварцевых пород (кварц, кварцит, кварцевый песок) с добавкой глины.

 

Шамотные огнеупоры. Изготовление легковесных шамотных огнеупоров...

Химический метод производства легковесных изделий мало распространен. ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Алюмосиликатные огнеупоры.

 

ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ. Состав и свойства огнеупорных...

Состав и свойства огнеупорных изделий. Огнеупорами называются материалы и изделия, способные противостоять высокой температуре (от 1580°С и выше)...

 

Прочность и стойкость огнеупорных изделий

Предел прочности на сжатие огнеупоров определяется их структурой. Чем плотнее, мелкозернистее и однороднее структура огнеупорных изделий...

 

Химический состав огнеупорных изделий. По химическому составу...

Огнеупорность различных изделий зависит главным образом от химико-минерального состава и определяется в основном огнеупорностью исходного сырья. Огнеупоры.

 

ОГНЕУПОРНЫЙ КИРПИЧ. Кладка из огнеупорного кирпича шамотного...

Для кладки ковшей обычно использовали огнеупоры системы Al2O3-SiO2: шамотные кирпичи (63 % SiO2; 29 % А12О3) и высокоглиноземистые кирпичи из боксита...

 

Керамические материалы и изделия. Кирпич, черепица, огнеупоры

Керамические материалы и изделия получают из пластичной сырьевой массы путем ее формования, сушки и обжига при определенной температуре. Различают строительную и...

 

Высокоглиноземистые огнеупорные изделия - высокоглиноземистые...

Алюмосиликатные огнеупоры в зависимости от содержания SiO2 и А12О3 в обожженном продукте разделяют на три вида: полукислые, шамотные, высокоглиноземистые...

 

Последние добавления:

 

Древесные отходы   Производство древесноволокнистых плит   Материаловедение для столяров, плотников и паркетчиков  

Плотничьи работы Паркет      Деревянная мебель  Защитное лесоразведение  СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ   

Сушка и защита древесины     Сушка древесины 

 Древесноволокнистые плиты   Твердые сплавы   Бетон и железобетон  АРМАТУРНЫЕ И БЕТОННЫЕ РАБОТЫ