ПРОИЗВОДСТВО МАГНЕЗИТОВЫХ ИЗДЕЛИИ
Производство магнезитовых изделий включает такие переделы: измельчение спеченного магнезита, приготовление массы, прессование и обжиг.
На рис. IX.11 показано влияние зернового состава на плотность укладки при трехфракционной шихте: 1) 0,8—2,0 мм; 2) 0,88— 0,8 мм и 3) <0,088 мм.
Оптимальные зерновые составы магнезитовых шихт находятся в области, содержащей 45—55% крупной фракции 2—0,8 мм; 5—15% средней фракции 0,8— 0,088 мм и 30—45% фракции мельче 0,088 мм. Для получения порошка такого зернового состава нельзя
Ограничиться отсевом размолотого спекшегося магнезита на сите с отверстиями 2 мм, необходимо разделение его на фракции с частичным домолом некоторых из них.
Возвратч-- t |
Примерная схема производства порошков приведена ниже:
Спекающийся магнезит
І і Размол на роликовой мельнице ;
-------- Отсев иа сите с отверстиями 2 мм
;
Зериа <2 мм I
Отсев иа сите с отверстиями 0,5—0,8 мм f ;
+
Зерна > 0,5—0,8 мм |
-Зерна0,5—0,8 мм
Домол на трубной мельнице до величины зерен <0,088 мм
Бункер (зерна крупной фракции)
Бункер (зерна средней фракции) 4
Бункер (зерна мелкой фракции)
^
Дозировка по массе
Прессовки с пористостью не выше 18% при давлении прессования 80 МПа получают при следующем зерновом составе:
Размер фракции, мм. . 1—0,55 0,5—0,088 <0,06
Содержание, % .... 20—30 30—50 30—50
- *
Прессовки с пористостью 16% при давлении прессования 120 МПа получают при следующем зерновом составе:
Размер фракции, мм. . 1—0,5 0,5—0,088 <0,06
Содержание, % ... . 10-20 40—50 30—50
После обжига при 1600° С изделия из таких масс имеют пористость 14—18% при усадке до 2,5%.
На способ приготовления массы в производстве магнезитовых изделий влияет содержание свободного оксида кальция в спеченном магнезите. При наличии в порошке свободного СаО до прессования необходимо ее гидра - тировать. Этот процесс осуществляют в бункерах, куда поступает предварительно увлажненный в двухвальны смесителях порошок. При вылеживании температура порошка не должна превышать 40—45° С, а скорость повышения температуры до 3—3,5° С/сут. После вылеживания в течение 2—3 сут порошки перемешивают и увлажняю" раствором с. с. б. При избыточном времени вылеживания масса «перезревает» и плохо формуется, что связано с кристаллизацией брусита.
Для ускорения гидратации массу подогревают в сушильных барабанах, однако температуру подогрева подбирают так, чтобы не было кристаллизации брусита. Бункера для гидратации и сушильный барабан работают сблокированно. Если температура в гидратационном бункере не повышается, т. е. гидратации ре происходит, мае
Су из бункера Подают в сушильный барабан, где она подогревается и направляется затем в другой бункер для продолжения гидратации.
Если температура в гидратационном бункере поднимается быстро и достигает более 60° С, то, чтобы избежать образования брусита, массу направляют в сушильный барабан, где она охлаждается при контакте с холодным воздухом. Сушильный барабан в этом случае не отапливают. Часть свободной воды в процессе вылеживания переходит в химически связанную, часть испаряется.
Магнезитовые изделия прессуют на гидравлических и коленно-рычажных прессах. В данном случае этот процесс нельзя рассматривать только как средство уплотнения и формообразования массы.
При высоких давлениях (80 МПа и выше) происходит некоторое измельчение крупных зерен массы и сдвиги в зернах (монокристаллах) периклаза, в результате чего в них появляется оптическая анизотропность. Уплотнение магнезитовых масс подчиняется уравнению прессования Бережного. Продолжительность прессования (выдержка при конечном давлении) должна быть около 2 с.
Энергетическая эффективность понижения пористости магнезитовых огнеупоров путем прессования почти р 1000 раз больше, чем при обжиге, поэтому при производстве магнезитовых изделий предпочтительно давление прессования 150 МПа, обеспечивающее получение более плотного полуфабриката.
Процесс прессования на гидропрессах происходит в две стадии: максимальное давление на первой стадии около 20 МПа и на второй 90 МПа. Гидравлические прессы с вращающимся столом имеют большую производительность и создают высокое давление прессования. Существенный недостаток этих прессов заключается в том, что вследствие периодических остановок стола возникают толчки, которые сдвигают массу в формах в сторону вращения стола, создается неравномерность уплотнения и даже брак.
Сырец нормальных изделий сразу после пресса имеет прочность на сжатие 0,8—2 МПа. Его сушат на печных вагонетках в туннельных сушилах или непосредственно на первых позициях туннельных печей дымовыми газами. При температуре сушильного агента 110—120° С время сушки составляет 12—15 ч при конечной влажности 0,6-1,0%.
Магнезитовые изделия обжигают в туннельных печазс. Существенная особенность их обжига заключается в сравнительно небольшой (1,0—1,5 м) высоте садки. Необходимость такого ограничения высоты садки обусловлена совпадением температуры начала деформации под нагрузкой 0,2 МПа у обычных магнезитовых изделий с температурой их обжига. Нормальные изделия садят на площадку в виде столбиков или стенок шириной 230 мм. Какой-либо порошок для выравнивания, как правило, не подсыпают.
Туннельные печи для обжига магнезитовых изделий имеют длину 150 м, ширину печного канала 3 м, высоту садки 1,0 м; свод печей подвесной; температура обжига 1600—1750° С. Туннельные печи имеют некоторые недостатки: неравномерность температурного поля—перепад температур по высоте достигает 170—180° С, перепад в горизонтальной плоскости между центром и периферией столбика также около 180° С и, наконец, газовая среда переходит из окислительной в восстановительную при переходе от подогрева к обжигу и из восстановительной к окислительной на границе зон обжига и охлаждения.
Для выравнивания температурного поля рекомендуется или существенно уменьшить массу футеровки вагонетки путем использования теплоизоляционных огнеупорных изделий, или обогревать под вагонетки путем устройства газовых каналов в футеровке вагонеток. Для выравнивания температур в горизонтальных сечениях рекомендуется более разреженная садка обжигаемых изделий.
Фазовый состав сырца магнезитовых изделий при обжиге существенно не изменяется; процессы спекания и охлаждения здесь не осложняются модификационными превращениями. В интервале 400—1200° С цемент из гидроксидов кальция и магния вследствие их дегидратации разрушается; жидкая фаза еще не образуется и форума изделий сохраняется исключительно благодаря силам трения между частицами. В этом температурном интервале изделия весьма непрочны, поэтому при неравномерном обжиге легко может возникнуть брак по трещинам.
При нагреве >1200° С изделия спекаются; при 1450— 1500° С жидкая фаза устраняет или уменьшает напряжения в изделиях, поэтому скорость обжига в этом интервале повышается. В конце обжига при 1500—1600° прочность изделий вследствие увеличения количеств
Ікидкой фазы опять сильно снижается; изделия могут деформироваться с образованием трещин, хотя при обжиге усадка магнезитовых изделий не превышает 1—2%. По мере повышения температуры наряду с уменьшением пористости увеличивается размер пор. Во время обжига при /= 1600—1750° С пористость уменьшается незначительно, а размер пор заметно увеличивается.
Обожженные изделия можно охлаждать быстро, пока в изделиях находится жидкая фаза. Ниже температуры кристаллизации и затвердевания жидкой фазы (— 1300° С) изделия становятся более хрупкими, однако при существующих в туннельных печах скоростях охлаждения специфический брак в связи с этим не возникает. Однако на изделиях сложной формы возможны образования тонких трещин.