Шихта для получения электроплавленного форстеритового материала

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для получения радиотехнических и электротехнических материалов форстеритового состава. Цель изобретения - повышение содержания чистого форстерита в конечном продукте. Шихта для получения электроплавленного форстеритового материла содержит следующие компоненты, мас.%: стехиометрическая смесь природного магнезиального сырья и периклазового порошка в соотношении (4 - 19):1 соответственно 50 - 90

магнезиоферит 10 - 50. Выход чистого форстерита 98 - 100%. 1 табл.

СОЮЗ ССЕЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (199 (И) (О С 04 В 35/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4476220/23-33 (22) 23.08.88 (46) 30.05.90. Бюл. 11 20 (7l) Алма-Атинский энергетический инсти1ут (72) У.Б.Ашимов, 111.A.Болотов и В.А.Некрасов (53) 666.97(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

h 391104, кл. С 04 В 35/62.

Дегтярева 3.В., Каинарский И.С.

Магнезиально-силикатные и шпинелидные огнеупоры. М.: Металлургия, 1977, с. 169.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для получения радиотехнических и электротехнических материалов форстеритового состава, Цель изобретения — ловьпление содержания чистого форстерита в конечном продукте.

Использование в шихте стехиометрической смеси природного магнеэиально-силикатного сырья и периклазового порошка, а также магнезиоферрита (или стехиометрической смеси оксидов MgO и Fe<0>) приводит к кристаллизации в продуктах плавки фаз олиВННа (Mg, Fe) Fe O<, монтичеллита

СаМ8810, магномагнетита (Mp,Fe)Ре Оь шпинели сложного состава (Mg,Fe,Са) 2 (54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПЛАВЛЕННОГО ФОРСТЕРИТОВОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для получения радиотехнических и электротехнических материалов форстеритового состава. Цельизобретеяия — повышение содержания чистого форстерита в конечном продукте, Шихта для получения электроплавленного форстеритового материала со- держит слецукнцие компоненты, мас.ь . стехиометрическая смесь природного магнеэиального сырья и периклазового порошка в соотношении (4-19):1 соответственно 50-90; магнезиоферит

10-50. Выход чистого форстерита 98l00X, l табл. (A1,Ре) О4. Периклаз MgO и энстатит

MgSiO> согласно данным исследования при этом не выделяются. При введении в шихту магнезиоферрита осуществляется кристаллизация сложного по химическому составу магнезиоферрита, богатого примесными соединениями— (Mg, Fe, Са) (Fe, А1) О . Таким образом, происходит "очистка" материала от примесей. Такой магнеэиоферрит обладает магнитными сзойствами и после дробления и мокрого помола легко удаляется магнитной сепарацией материала, Оставшаяся после сепарации часть материала представляет собой порошок форстерита, отдельные частицы которого представлены монокристаллами форстерита и их обломками.

1567554

Возможность образования твердых растворов замещения на основе магнезиоферрита, обусловлена идентичностью кристаллических структур типа шпинели соединений MgFe<0+, СаА1 04, FeFe 0+, MgA1 0<, а также значительной прочноф.Ф стью связи между Са и алюмокислородным каркасом СаА1 0, играющей важную роль при выделении СаО в сложный магнезиоферрит. Частично е з амещение в таком магнеэиоферрите железа алюминием, позволяет связать СаО, препятствуя образованию энергетически более стабильного (при отсутствии Al О ) двухкальциевого силиката.

Примеси, остающиеся в составе форстеритового материала после магнитной сепарации, не образуют самостоятельных фаэ, а входят в структуру форсте- 2р рита, изоморфно замещая Mg, и практически не снижают выход форстерита, Наиболее эффективно выделение таким образом оксида двухналентного железа, образующего наиболее прочное н 25 рассматриваемой системе соединение с

Ге О .

В том случае, если смесь природно го магнезиально-силикатно го сырья

30 и периклазоного порошка отличается от стехиометрии, в кристаллиэующихся продуктах плавки присутствуют периклаз (содержащий примеси Fe<0, А1 0 > и CaO) н случае избытка MgO или энстатит (содержащий примеси FeO, CaO)

35 немагнитные материалы, которые не могут быть удалены магнитной сепарацией, что снижает содержание форстерита в конечном продукте и увеличивает содержание в нем примесей, Наличие н составе шихты магнеэиоферрита в количестве менее 10 мас.7 не позволяет провести достаточно полное удаление примесных оксидов из 45 форстерита даже при наименьшем суммарном количестве примесей, составляющим 3,8Х.

Введение в шихту более 50 мас.Ж магнезиоферрита не приводит к улучшению состава материала. В том случае, если используется нестехиометрическая смесь оксидов MgO и Fe O > в составе предлагаемой шихты взамен магнезиоферрита а кристаллиэующихся продук1

55 тах плавки присутствуют немагнитные периклаз (при избытке MgO) или энстатит (при избытке Fe<0 ), снижающие качество материала.

Подготовка шихты и дальнейший предел материала осуществляют следующим образом, На основании химического анализа сырья с учетом содержания примесных оксидов составляют шихту.

Для устранения селективного пылеуноса шихту брикетируют, после чего плавят в режиме открытой дуги. Наплавленный

"на слив" или "на бок" материал после удаления корки непроплава первичного дробления домалывают мокрым способом до крупности (0,1 мм, что обеспечивает разделение материала на монокристаллы. Порошок сушат и под †. вергают магнитной сепарации, выделяя магнезиоферрит сложного состава. Полученный порошок состоит н» 99-1ООХ иэ форстерита с остаточным содержанием примесей менее 0,1Х, Плотность частиц такого материала по данным газовой пикнометрии составляет 98100Х от теоретической, Допускается вместо магнезиоферрита использование стехиометрической смеси оксидон Ре Оз и Mg0 поскольку н процессе плавки из вышеуказанных оксидон происходит синтез магнезиоферрита.

Конкретные примеры составов и результаты испытаний представлены в таблице (состаны 1-8 на основе серпентинита, 9-16 на основе олининита, 17-21 на основе дунита). р H v e р 1. В лаборатории 3лектротехнология огнеупорон проведены эксперименты цо получению форстеритоного материала на основе отходов производства асбеста (серпентинитов) с использованием шихты для получения форстеритоного материала по изобретению. Химический состав обожженных отходов следующий, мас.доля, Х: SiO

40,94; AlzO> 1,38; Fe О 3 9,99; FeO

4,20; MgO 41,74; Са0 1,81; химический состав периклазоного порошка, мас.7: SiO 1,02; Feg з 2,23; СаО

1,83; MgO 94,81. Согласно петрохимическому пересчету стехиометрическая смесь содержит 8S,94ь отходов произнодстна асбеста и 11,517 периклазового порошка. Суммарный состав стехиометрической смеси следующий, мас.X:

SiO< 36,37; А1 0 з 1,22; Fe O y 9,10;

FeO 3,72; MgO 47,S5; СаО 1,S2; что требует добавки 13,42-37,75 мас ° X магнезиоферрита или стехиометрической смеси оксидов MgO и Fe Î от общеи массы шихты. Подготовленные ших1567554 6 ты брикетировали под давлением

25 МИа, брикеты сушили, после чего плавили в экспериментальной электродуговой печи при напряжении 120140 В и токе 200-250 А, что соответстнует режиму открытой дуги, Расплан сливали в графитовую форму и после охлаждения дробили до максимальной крупности 5 мм. Затем материал домалывали до максимальной крупности частиц О,l мм, сушили и проводили магнитную сепарацию.

При нестехиометричности смеси магнезиально-силикатного сырья и периклазового порошка (примеры I и 2) сумма примесей значительна, а выход форстерита далек от 1007. Предлагаемые состаны (примеры 3-6) обеспечивают выход форстерита 98 †10 и содержание примесей 2,8-0,437. Дальнейшее увеличение в шихте содержания магнезиоферрита не приводит к значительному улучшению материала, а дополнительное увеличение герерабатынаемых объемов усложняет технологический цикл, Пример 2. Аналогичные эксперименты проведены с шиктой на основе обожженного оливинита (примеры 9-16).

Химический состав оливинита следующий, мас,доля,7.: SiOq 40,38; Fe 0>

8,78; FeO 2,61; А1 Оз 0,39; Mg0 47,3;

Са0 0,54. Для получения стехиометрической смеси необходимо добавить к сырью 7,207 периклаэоного порошка.

Химический состав стехиометрической смеси следующий, мас.доля,7.: Si0

38,49; Ре Оз 9,46; ГеО 2,81; А1 Оз

0,36; Mg0 49,15; СаО 0,63, Конечный продукт Но качеству н значительной мере зависит от состава шихты и для составов предлагаемых шихт (примеры

12 — 15) обладает наилучшими показателями при достаточном количестве магнезиоферрита. Материал состава 16 обладает также хорошими характеристиками, но избыточное количество

М8Ге О+ и. является необходимым.

Пример 3. Эксперименты проведены аналогично примерам I и 2 с дунитом, Химический состав дунита, мас.доля,7.: Si0< 40,78; А1дОз 0,42;

Fe O q 5,33; FeO 8,94; MgO 43,69;

Са0 0,84, добавка периклаэового порошка для получения стехиометрической смеси — 5,34Е. Состав стехиометрической смеси, мас.доля, X: SiO

38,80; А1 0 0,40; Ре Оэ 4,96; FeO

7,08; MgO 47,99; СаО 0,84.

Как видно из таблицы, достаточное введение магнеэиоферрига в шихту по- . зволяет получить качественный материал иэ сырья богатого FeO (составы

19-20). Недостаток магнеэиоферрита (составы 17 и 18) не приводит к желаемому результату, его избыток (состан

20) нецелесообразен.

Состав 21 демонстрирует сравнительHblA эксперимент с использованием шихты по прототипу. Примеси не удаляются и материал не может быть использован при изготовлении электро- и радиотехнических изделий.

Оптимальным количеством вводимого магнеэиоферрита является 10-50 мас.Х, При наличии такого количества магнезиоферрита в шихте происходит удаление примесей до их остаточного содержания менее 0,1-0,4» и материал может быть использован не только для производства Bbñîêîêà÷åñòâåHHûõ структур, но н в электро- и радиотехнике, где к наличию миннмальногo количества l римесей предъявляются повышеннь е требования.

Использование предлагаемого изобретения позволяет для и.-,готонления н широких масштабах нысококачестненных материалов перерабатынать природное сырье, а также осуществлять эту переработку на стандартном оборудовании огнеупорных заводов и обеспе чивает воэможность получения высокочистого форстерита, использование которого возможно при изготовлении электро- и радиотехнических иэделий.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Шихта для получения электроплавленного форстеритового материала, включающая стехиометрическую смесь природного магнезиально-силикатного сырья и периклаэоного порошка в соотношении (4-19):1 соответстненно, отличающаяся тем,что, с целью повышения содержания чистого форстерита в конечном продукте, она дополнительно содержит магнеэиоферрит при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Стехиометрическая смесь природного магнезиально силикатного сырья и периклаэового по— рошка 50-90

Магнезиоферрит 10-50

1567554

Пример

Содержание смеДобавочный l"Т мас.Х

Выход чистого форстерита, Х

Состав стехиометрической смеси, мас.Х и си в ших те, 7.

ИСС ПП

П р и м е ч а н и е. Примеры 1, 2, 9, 10 — нестехиометрическая смесь МСС и ПП, примеры 4-6, 12-15, 19— предлагаемый состав.

МСС вЂ” магнеэиально-силикатное сырье; ПП вЂ” периклазовЫ» порошок; МТ вЂ” магнезиоферрит.

Составитель В.Таранова

Редактор Т.Лазоренко Техред Jl.Oëèéèûê Корректор T.M шец

Заказ 1299

Тираж 569

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям ири 1КНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уг, !,лr;iрииа, 101

2

4

6

8

ll

12

13

14

16

17

18

19

21 (прототип) 90

88,49

88,49

88,49

88,49

88,49 .88,49

97

92,8

92,8

92,8

92,8

92,8

92,8

94,66

94,66

94,66

94,66

1l,51

11,51

1l,51

11,51

11,51

I1,51

7,20

7,20

7,20

7,20

7,20

7,2

5,34

5,34

5,34

5,34

86,58

62, 25

2(хромит) 30

l0

13,42

37, 75

=93

=98

98-99

99

99-100

99-100

99 †1

=96

94-95

97

99

99-100

99-100

99-100

99-100

=97

=97

99-100

99-100