ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА МАГНЕЗИАЛЬНОШПИНЕЛИДНЫХ ОГНЕУПОРОВ

При производстве хромомагнезитовых изделий магне­зит взаимодействует с хромитом и неогнеупорные приме­си, присутствующие в хромите, переходят в огнеупорные соединения в результате реакций с избытком периклаз Змеевик 3Mg0-2Si02-2H20 хромитовой руды при об­жиге теряет воду при 650—700° С и разлагается при 1000—1100° С с образованием при 1350—1450° С мета - силиката— магния Mg0-Si02— и ортосиликата — — форстерита 2Mg0-Si02— с температурами плавления 1557 и 1890° С соответственно. Эти процессы отражает реакция 3MgO • 2Si02 • 2H20-^2Mg0 • Si02+Mg0 • Si02+ +2H2O.

Дегидратация змеевика сопровождается его большим разрыхлением.

В присутствии оксида магния происходит реакция об­разования форстерита: MgO - Si02+Mg0->~2Mg0- Si02 Скорость этой реакции зависит от дисперсности реагиру ющих веществ, их структурных дефектов и температуры

Взаимодействие хромита с магнезитом приводит замещению в хромите закиси железа оксидом магния, по скольку MgO имеет более основной характер, чем FeO, в соответствии с реакцией

(Fe„, Mg J (Сг, А1)204 + MgO - v (Fen_j, Mgm+1) X

X (Cr, Al)A + FeO;

При этом объем уменьшается на 0,5%. Эта реакция пр 1450° С зависит от крупности реагирующих частиц:

Размер частиц, мм:

Хромита. ...................................... .0,1 1,5 0,1

Спекшегося магнезита. . , . 0,1 0,1 1,5 Относительное связывание оксида магния, % . 100 87 18

В системе MgO—Сг203 (рис. X. 2) обнаружено одно соединение — магнезиохромит MgO.-СггОз с температу­рой плавления ~2400° С, образующий твердые растворы спериклазом.

На связывание оксида магния очень сильно влияет ве­личина частиц спекшегося магнезита. Получающаяся по реакции закись железа при нагреве ниже температуры

1380°С

Инверсии оксидов железа Fe0:*=fcFe203 в окислительной среде переходит в оксидную форму, которая с оксидом магния образует магнезиоферрит MgO-Fe203.

Оксидное железо может реагировать также с форсте­ритом, образуя метасиликат магния и магнезиоферрит: 2Mg0-Si02+Fe203—Mg0-Fe203. При избытке оксид магния — метасиликат — переходит в форстерит,
г

Если в хромите содержится только змеевик, то в ре­зультате приведенных выше реакций при достаточном содержании MgO в шихте весь исходный материал мо­жет быть переведен в высокоогнеупорные хромшпинели- ды и форстерит. Монтичеллит, присутствующий в магне­зите в хромомагнезитовых массах, остается без изме­нения.

. Хлорит прн взаимо­действии с периклазом также образует форсте­рит и шпинелиды (MgO - •Fe203 и MgO-А120з) . В табл. Х.2 приведены некоторые свойства - мине­ралов, присутствующих в хромомагнезитовых изде­лиях.

Наиболее легкоплав­кие точки в системах шпинель — силикаты, °С: MgO • Fe203—2MgO • Si02 . 1670 MgO • Fe203—2CaO • Si02 . 1330 Mg0-Al203—Mg0-Si02 . .1730 MgO-Al2Os—CaO-MgO-SiOs 1330 MgO • A1203—2CaO • Si02 . 1370

Т а б л и ц а. Х.2

Свойства минералов, входящих в состав хромомагнезитовых изделий

Минерал, формула

Периклаз, MgO

Благородная шпинель, MgO-АЬОз Шпинель, FeO-AbOs

Хромит, Mg0'Cr203, FeO-СггОз Магнезиоферрит, MgO-СггОз Магнезит, Fe0-Fe203 Форстерит, 2Mg0-Si02 Монтичеллит, Ca0-Mg0-Si02

Силикаты кальция оказывают наиболее вредноевлия ние на огнеупорность изделий, поэтому диоксид кремни и оксид кальция для хромомагнезитовых изделий явля ются основными вредными примесями.

Получающийся при обжиге магнезитового порошка магнезиоферрит обладает сравнительно невысокой тем­пературой плавления (разлагается при 1750° С), поэтому стремятся получить более высокоогнеупориые шпине - лиды.

Применение в качестве связки шпинелидов, отвеча ющих общим формулам Mg (А1і_ж, Сгж)204; MgAl204 MgAli,6 Сг0,4О4; MgAlCr04; MgAl0,4 Сг1)604; MgCr204, пр некоторых условиях существенно повышает свойства ма гнезиальных изделий.

В системе MgO—Mg(Ali_3c, Сгж)204 пористость сни­жается и прочность повышается, когда шпинелид синте­зирован при минимально возможной температуре, но при условии полного протекания синтеза. Шпинелид низко­температурного синтеза в количестве 5—10% образует твердый раствор с периклазом и активизирует рекристал - лизационное спекание. Избыток шпинелида препятствует спеканию и ухудшению свойства изделий. .

Состав шпинелида при оптимальном его количестве гакже существенно влияет на свойства: изменение соста ва в направлении от магнезиальноглиноземистой шпине ли к магнезиохромиту снижает прочность и термостой­кость. С точки зрения получения максимальной термо­стойкости хромит —• наиболее желательный компонент в смеси с магнезитом. Ни спеченный магнезит, ни хромит отдельно не термостойки. Их сочетание при высоких тем­пературах создает микротрещиноватую структуру, так как магнезит дает усадку, а хромит не дает, что и обу­словливает высокую термостойкость магнезитохромито - вых изделий.