Способ изготовления плотноспеченного клинкера из высокочистого карбонатного сырья

 

Использование: для изготовления плотноспеченного клинкера высшей огнеупорности. Сущность изобретения: карбонатное сырье измельчают до фракционного состава: не более 20 % зерен размером более 63 мкм, 10 - 30 % зерен размером 40 - 63 мкм и не менее 50 % зерен размером менее 40 мкм, брикетируют и обжигают при 1750 - 2200^oC. 1 з. п. ф - лы, 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорному производству, а именно к изготовлению плотноспеченного клинкера высшей огнеупорности (> 2000^oC) из высокочистого карбонатного сырья (чистые природные или обогащенные доломиты, магнезиты, известняки).

Известен (авт. св. СССР N 321509, кл. C 04 B 33/32) способ спекания карбонатного сырья (доломита) путем обжига с введением 0,5 15 спекающей железистой добавки. Этот способ позволяет получить плотноспеченный клинкер, однако огнеупорность клинкера при этом снижается, т. к. вводимая железистая добавка образует с основными огнеупорными оксидами карбонатного сырья (СаО, MgO) легкоплавкие эвтектики. Сложной проблемой в этом случае является также равномерное распределение добавки в объеме спекаемого сырья.

В патенте ПНР (N 62527, кл. С 04 В 35/34) приведен способ спекания карбонатного сырья (доломита, известняка), включающий первичный обжиг сырья при температуре 900 1200^oC, гидратацию полученного полупродукта, подготовку массы, брикетирование и завершающий обжиг при температуре 1400 - 1600^oC. Данная технология позволяет получить плотноспеченный клинкер из высокочистого карбонатного сырья без его загрязнения спекающими добавками. Недостатком данного способа является высокая энергоемкость рассматриваемой технологии, определяемая необходимостью введения дополнительного предварительного обжига и удаления из материала химически связанной воды, вводимой на стадии гидратации полупродукта.

Целью изобретения является удешевление способа приготовления клинкера высшей огнеупорности из высокочистого карбонатного сырья, утилизация уносимой в обжиге пыли с улучшением спекаемости материала.

Поставленная цель достигается измельчением исходного карбонатного сырья до фракционного состава, характеризуемого содержанием частиц размером свыше 63 мкм не более 20 частиц размером 40 63 мкм 10 30 частиц размером менее 40 мкм не менее 50 подготовкой пресс-массы, брикетированием и обжигом при температуре 1750 2200^oC. Утилизация пыли достигается введением в измельчаемое карбонатное сырье гидратированной пыли, образующейся в процессе обжига высокочистого карбонатного сырья.

Экспериментально установлено, что при спекании высокочистого карбонатного сырья, содержащего, как правило, примесей не более 2 по заявляемому способу получается спеченный материал с плотностью не менее 0,85 от теоретической. Как показали исследования сырца и спеченного клинкера, при использовании исходного карбонатного сырья с зерновым составом, соответствующим заявляемому, достигается максимально плотная упаковка частиц сырья при его брикетировании. Благодаря удачно подобранному зерновому составу, в процессе спекания тонкая фракция полностью заполняет промежутки между крупными частицами, создавая плотную кристаллическую структуру клинкера.

Таким образом, при использовании заявляемого способа, с одной стороны, обеспечивается получение плотного брикета, плотность которого составляет 73 75 плотности формуемого материала, с другой стороны в массе содержится большое количество мелких частиц (менее 40 мкм), интенсифицирующих процесс спекания при высоких температурах (1750 2200^oC). Поэтому заявляемое решение соответствует критерию "существенность отличий".

В результате простыми технологическими приемами (помол, подготовка массы, брикетирование, обжиг) достигается изготовление плотноспеченного клинкера высшей огнеупорности, требуемого для производства высококачественных огнеупоров основного состава.

Исходное карбонатное сырье, химический состав которого приведен в табл. 1, подвергали измельчению (например, в вибромельнице) и рассеву на фракции более 63 мкм, 40 63 мкм и менее 40 мкм. Как видно из табл. 1 в качестве исходного материала использовалось карбонатное сырье высокой чистоты с суммарным содержанием примесей Al₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂ не более 2 что соответствует требованиям технических условий. Массы, содержащие частиц более 63 мкм не более 20 мас. частиц 30 63 мкм 10 30 и частиц менее 40 мкм не менее 50 увлажненные водой или сульфитно-спиртовой бардой, перемешивали, брикетировали и обжигали при температурах 1750 2200^oC.

Определение кажущейся плотности и открытой пористости полученного клинкера производили по ГОСТ 2409 80.

В табл. 2 приведены примеры, содержащие составы исходных масс до обжига и технические свойства полученного клинкера (кажущаяся плотность, открытая пористость).

Как показали результаты исследования клинкера (табл. 2) заявляемое соотношение фракций более 63 мкм, 40 63 мкм и менее 40 мкм в измельченном карбонатном сырье позволяет получить клинкер в соответствии с ТУ 14-8-311-79. Увеличение содержания крупных фракций (пример 7) приводит к существенному снижению плотности клинкера.

Влияние температуры обжига клинкера прослеживается на примерах 1 3 и 8 9. Как видно из примеров 1 и 8, при снижении температуры обжига менее, чем 1750^oC, кажущаяся плотность клинкера оказывается значительно меньшей, чем в заявленных пределах. В то же время, увеличение температуры выше 2200^oC приводит к появлению сваров при обжиге.

Пример 4 указывает на положительное влияние на спекаемость клинкера добавки гидратированной пыли из системы газоочистки обжиговой печи. При обжиге карбонатного сырья в системе газоочистки печи улавливается до 10 12 пыли от общего объема обжигаемого сырья. Всю эту пыль представляется возможным вводить в массу для брикетирования.

При сопоставлении затрат на получение клинкера из карбонатного сырья по заявляемому способу и по прототипу следует учитывать, что разница между ними определяется по разности затрат на двухстадийный обжиг (прототип) и суммарных затрат на измельчение исходного сырья до требуемого размера зерен и на одностадийный обжиг (заявляемый способ), поскольку затраты на приготовление массы и брикетирование в том и другом случае одинаковы.

Затраты условного топлива при двухстадийном обжиге (по прототипу) составляют 350 кг/т при первичном обжиге и 585 кг/т при вторичном обжиге гидрата, что суммарно составляет 935 кг/т (журнал "Огнеупоры", 1973, N 12, с. 25).

Затраты электроэнергии на измельчение (заявляемый способ) на 1 т продукции составляют 50 кВт · ч. Затраты на одностадийный обжиг составляют 578 кг/т (журнал "Огнеупоры", 1974, N 3, с. 17).

Формула изобретения

1. Способ изготовления плотноспеченного клинкера из высокочистого карбонатного сырья, включающий подготовку пресс-массы, брикетирование и обжиг, отличающийся тем, что пресс-массу готовят из сырья, измельченного до фракционного состава: не более 20% зерен размером более 63 мкм, от 10 до 30% зерен размером 40-63 мкм и не менее 50% зерен размером менее 40 мкм, а обжигают брикеты при 1750-2200^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в измельчаемое карбонатное сырье вводят гидратированную пыль, образующуюся в процессе обжига высокочистого карбонатного сырья.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2