Актуальность проблемы состоит в том, что периклазовые порошки были и есть востребованы, так как они служат огнеупорной основой для периклазовых материалов – простых изделий, используемых для кладки разных печей, футеровка которых контактирует с расплавами металлов и основных шлаков, изделий для устройства подин металлургических печей и торкретирования, а также сырьем для производства периклазосодержащих изделий.
Целью данного реферата является: изучить производство спеченных периклазовых порошков.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить характеристику исходного сырья для производства спеченных периклазовых порошков
2. Ознакомится с технологией производства спеченных периклазовых порошков
3. Изучить свойства готовой продукции
1. Характеристика исходного сырья
Исходным сырьем для производства спеченных периклазовых порошков является сырой магнезит. Магнезит МgС03, кристаллизуется в виде ромбоэдрических кристаллов тригональной сингонии. Чистый минерал магнезит содержит 47,6 % МgO и 52,4 % СO2 . Цвет магнезита белый с желтоватым или сероватым оттенком, иногда снежно-белый, блеск стеклянный, твердость магнезита 4—4,5, плотность 2,9—3,1 г/см3, расположен чаще в виде крупнозернистых агрегатов. Магнезит образует непрерывный ряд твердых растворов с сидеритом MgFе(СО3)2. При содержании в магнезите ≥ 30 % сидерита минерал называют брейнеритом. С кальцием СаСO3 магнезит образует двойное соединение – доломит СаСO3*МgСO3.
Кристаллический магнезит представляет собой продукт изменения известняков или доломитов, полученный при воздействии на них растворов, содержащих двууглекислый магний.
Са(С03)2 +Mg(НС03)2 → МgС03 + Са(НС03)2
СаМg (С03)2 +Mg(НС03)2 = 2МgС03 + Са(НС03)2
Встречается и «аморфный» магнезит, который представляет собой продукты разрушения гидросиликатов магния, например змеевика или фосфорита при воздействии на них воды и углекислоты. Аморфный магнезит с характерным фарфоровидным раковистым изломом, кристаллическое строение которого обнаруживается лишь рентгенографически. Характерным отличием магнезита от кальцита является то, что он под действием соляной кислоты не вскипает на холоде, а растворяется лишь при нагревании.
Магнезит отличается малым количеством примесей. Основные примеси в кристаллическом магнезите: доломит, кальцит, диабаз и кварц, а в аморфном – змеевик и кварц. Особенно вредны в сырье примеси минералов, содержащих оксид кальция и кремния.
1.2 Обогащение исходного сырья
Природный магнезит, на ряду с карбонатом магния содержит следующие примеси: доломит, диабаз, перит и др. Наиболее вредными являются доломит, диабаз, песок, кварц. Для удаления вредных примесей применяют следующие виды обогащения: обогащение в тяжелых суспензиях, флотация, химические методы.
Обогащение в тяжелых суспензиях основано на разной плотности минералов. Магнезит имеет плотность 2,94-2,96 г/см3, а примеси имеют плотность 2,94 г/см3. Суспензия, в которой проводят обогащение имеет плотность 2,95 г/см3, в качестве тяжелой суспензии используют смесь воды с фероселицием. Плотность суспензии контролируется либо весовым методом либо радиометрическим плотномером.
В тяжелой суспензии магнезит оседает, а примеси всплывают. В результате такого обогащения образуются 2 продукта: концентрат и хвосты.
Концентрат отмывают от суспензии, в результате получается готовый продукт.
Флотация более эффективный метод. Он обеспечивает глубокое разделение магнезита от примесей. Флотацию используют для магнезитов, с тонко вкрапленными вредными примесями. Этот метод основан на различной смачиваемости прилипании частиц магнезита и примесей к флотационным реагентам. В качестве реагентов используют смеси жирных кислот. Частицы магнезита прилипают к смеси кислот и оседают на дне, а примеси всплывают.
Химическое обогащение используют для каустических магнезитов. Каустический магнезит взаимодействуя с раствором HCl – растворяется и образуется MgCl2. Примеси остаются в осадке. Полученную пульпу, с помощью насосов, подают в фильтр пресс, где происходит разделение раствора MgCl2 от осадка.
Раствор MgCl2 подвергают гидролизу, в результате гидролиза образуется MgO и HCl (газ). MgO промывают, в результате образуется паста Mg(OH)2 затем пасту обжигают. В результате обжига образуется периклаз.
Аналогично проводят обогащение в азотной кислоте. Азотная кислота менее агрессивна, чем соляная.
По аммонийному методу в реактор-растворитель вводят соли аммония NH4Cl и (NH4)2CO3 в результате взаимодействия образуется MgCH2, который подвергают гидролизу, как в соляно-кислом методе.
По бикарбонатному методу в реактор-растворитель, к каустическому магнезиту добавляют воду и углекислый газ CO2, под давлением 0,7-0,8 МПа, в результате образуется бикарбонат магния Mg(HCO3)2 , которую подвергают далее термообработке, в результате термообработке получают MgO.
2. Технологическая схема и ее описание
Сырой магнезит на участок вращающихся печей подается в думпкарах, затем подается в расходные бункера над печами.
Подача сырого магнезита в печь производится автоматическими ленточными дозаторами. Сырой магнезит на участок вращающихся печей подается в думпкарах, затем подается в расходные бункера над печами.
Подача сырого магнезита в печь производится автоматическими ленточными дозаторами. Обжиг сырого магнезита производится во вращающихся печах.Температура обжига при сниженной тепловой нагрузке ~1500º С (для получения более плотного спеченного магнезита применяют обжиг в шахтных печах до 2200 °С).
Периклазовый порошок из вращающихся печей поступает в холодильник. При выходе из холодильного барабана разделяется на две фракции: 8-0 мм и >8 мм.
Фракция >8 мм идет на дробление в конусной дробилке, затем рассеивается по фракциям и поступает в бункеры отдельных фракций (заправочные порошки). Заправочные порошки (металлургические) применяют для изготовления и заправки (ремонта) подин и откосов мартеновских и электросталеплавильных печей. Металлургические порошки классифицируют по химическому и зерновому составам. Для уменьшения пылеобразования при транспортировании и особенно при заправке печей порошок обмасливают.
Фракция 0-8 мм рассеивается на грохоты и поступает в бункера фракций (крупной, средней и мелкой). Эти фракции идут на дозирование и упаковку. Часть мелкой фракции поступает на домол в трубную мельницу, где измельчается до фракции <0,063 мм. Затем пневмотранспортом подается в бункер тонкого помола и далее на дозирование и упаковку.
Из сырого магнезита ввиду его большой (до 25 %) усадки при обжиге -изделия не изготовляют. Первоначально из сырого магнезита путем обжига получают спеченные периклазовые порошки. Обжиг магнезитов осуществляют в шахтных или вращающихся печах.
При обжиге магнезита происходит разложение карбоната магния с выделением углекислого газа по реакции
МдСО3MgО + СO2 - q
Реакция идет с поглощением тепла q = 2753кДж/кг МgО. Карбонат кальция СаСО3, присутствующий в виде известняка или доломита, при нагревании также разлагается:
СаСO3СаО + СO2 - q
а расход тепла составляет q = 2828 кДж/кг СаО.
В расчете на 1 кг исходных карбонатов затраты тепла составляют 1584 и 1316кДж/кг соответственно для СаСO3 и МgСO3. При полном разложении 1 кг СаСO3 образуется 0,56 кг СаО и 0,44 кг СO2, а 1 кг МgС03 соответственно 0,478 кг МgО и 0,522 кг СO2.
При нагревании МgСO3 и СаСO3 в печи процесс их разложения начинается с поверхности, и по мере прогрева граница реакции перемещается к центру куска карбоната. Сама реакция разложения карбонатов протекает лишь на границе двух твердых фаз: карбонатоксид.
Важно отметить, что температура на границе реакции диссоциации в момент разложения остается постоянной до тех пор, пока не завершится реакция декарбонизации. Поэтому время, необходимое на разложение куска карбоната, прямо пропорционально его линейным размерам и для повышения производительности печей по обжигу магнезита необходимо уменьшить размеры кусков материала, подаваемых в печь.
Вращающиеся печи являются более высокопроизводительными агрегатами для обжига магнезита. Для обжига применяют печи длиной от 50 до 170 и диаметром от 3 до 5 м. Их производительность колеблется от 4,5 до 24 т/ч обожженного периклазового порошка.
Температура обжига магнезита составляет 1500-1650 °С. Пористость обожженного порошка колеблется от 10 (для плотных зерен) до 30 % (для пористых зерен). Критерием степени обжига магнезита является истинная плотность, которая зависит от температуры обжига. У спекшегося периклазового порошка истинная плотность составляет 3,55-3,56, а у каустического - 3,20-3,25 г/см3.
Условно всю длину вращающихся печей делят на зоны подогрева и декарбонизации, спекания и охлаждения Распределение зон по длине вращающихся печей приведено в таблице 1.
Таблица 1 – распределение зон по длине вращающихся печей
| Длина печи, мДлина зоны | 75 | 90 | 170 |
| Подогрева и декарбонизации | 57 | 65 | 115 |
| Спекания | 13 | 16 | 20 |
| Охлаждения | 5 | 9 | 35 |
В процессе обжига происходит значительное измельчение магнезита в результате растрескивания и механического измельчения при перемешивании во вращающейся печи. Скорость движения материала в печи определяется свойствами магнезита в результате физико-химических процессов, происходящих при обжиге. Продолжительность движения магнезита зависит от колебаний зернового состава сырья и состояния футеровки.