Способ получения периклазовых порошков

 

Изобретение относится к производству огнеупоров, а именно периклазовых порошков с содержанием MgO более 91% для изделий. Способ включает обжиг сырья, выделение получаемого каустизированного магнезита и обжиг его на периклаз. Для повышения плотности периклаза, а также для повышения выхода порошков с содержанием MgO более 91% для изделий и снижения энергоемкости, обжиг сырья проводят при 600-1000^oC, полученный активный продукт охлаждают, со скоростью 50-60^oC в минуту с его одновременным селективным разрушением, выделение каустизированного магнезита осуществляют классификацией и обжигают мелкую фракцию на периклаз со скоростью подъема температуры 20-50^oC в минуту. 4 табл.

Изобретение относится к способам получения периклазовых порошков с высоким содержанием MgO более 91% в том числе из некондиционного сырья, для производства периклазсодержащих огнеупорных изделий.

Известен способ получения спеченного периклазового порошка для изделий, включающий флотационное обогащение магнезита, брикетирование и обжиг концентрата [1] Недостатком является необходимость тонкого измельчения сырого магнезита перед флотацией, а также потребление большого количества воды и загрязнение ее поверхностно-активными веществами.

Известен способ производства периклаза, отличающийся тем, что сырье обжигают так, чтобы в печи образовался максимум пылеуноса, содержащего максимум MgO, т. е. происходит обогащение продукта. Полученную пыль брикетируют или гранулируют и обжигают намертво для получения периклаза [2] Недостатком способа является мелкий размер частиц пыли, и, следовательно, забивание газоходов, а также необходимость брикетирования или гранулирования.

Ближайшим к заявляемому техническому решению является способ получения периклазовых порошков с содержанием MgO не менее 91% из магнезиального сырья, включающий обжиг сырья в печах при постепенном нагреве до 1550-1700^oC при этом выделяется до 30% каустизированного магнезита в виде пылеуноса, который улавливают и обжигают на периклаз [3] Т.к. каустизированный магнезит имеет низкое содержание силикатов и высокое содержание основного вещества (MgO), то по химическому составу спеченный периклаз, полученный из него, не уступает качественным порошкам (клинкерам). Однако каустизированный магнезит из пылеуноса по составу и свойствам очень неоднороден, т.к. представляет собой смесь частиц, обожженных при различных температурах, преимущественно от 300 до 1200^oC, и недостатком его является низкая активность к спеканию, что обусловлено старением кристаллической решетки окиси магния, происходящей вследствие медленного охлаждения частиц, которые после уноса из печей сохраняют длительное время в мультициклонах значительное количество тепла (температура 500-200^oC). Поэтому зернистый, плотный, хорошо спеченный периклазовый порошок из каустического пылеуноса нельзя получить без дополнительного активирования и брикетирования, что является энергоемким процессом и усложняет технологию. Используемый в промышленности процесс обжига каустического магнезита-пылеуноса совместно с сырым магнезитом в соотношении от 20: 80 до 40:60 дает низкоплотные порошки с низким выходом фракции 3-1 мм, пригодной для изготовления огнеупорных изделий.

Задачей изобретения является повышение плотности периклазового порошка путем повышения спекаемости полупродукта каустизированного магнезита и повышения крупности последнего, повышение выхода указанного полупродукта и периклазового порошка с содержанием MgO более 91% за счет проходящего термического обогащения, при уменьшении энергоемкости процесса, а также повышение выхода зернистого периклазового порошка для изделий.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения периклазовых порошков с содержанием MgO не менее 91% из магнезиального сырья, включающем обжиг сырья, выделение термически обогащенного каустизированного магнезита и его обжиг на периклаз, обжиг сырья проводят при температуре 600-1000^oC, получаемый продукт охлаждают со скоростью 50-60^oC/мин, с его одновременным разрушением, выделяют зернистый каустизированный магнезит в виде мелкой фракции классификацией, а обжиг его на периклаз проводят со скоростью подъема температуры 20-50^oC/мин. В качестве магнезиального сырья можно использовать сырой магнезит или брусит.

При термообработке сырья при температуре 600-1000^oC происходит декарбонизация магнезита или дегидратация брусита с образованием каустизированного магнезита. Изменение свойств или фазовых превращений при данных температурах с примесными минералами, такими как доломит, диабаз, кварц, не происходит. Куски этих материалов имеют практически исходную прочность, куски доломита даже упрочняются. Куски каустизированного магнезита имеют рыхлую структуру и практически нулевую прочность. Такая разность в прочностных характеристиках термообработанного сырья позволяет уже в процессе охлаждения в холодильнике барабанного типа селективно, по отношению к примесным материалам, разрушить куски каустизированного магнезита до размеров кристаллов исходного магнезита и выделить зернистый каустизированный магнезит в виде фракции мельче 4 мм.

Необходимо отметить, что чем чище, а следовательно и более крупно кристаллическое сырье, тем более крупные фракции зернистого каустизированного магнезита можно использовать, не снижая качество конечного продукта по химическому составу. В процессе термообработки происходят фазовые превращения, при которых MgO активируется благодаря перестройке кристаллической структуры. Для фиксации активной формы MgO и уменьшения процесса аннигиляции (перехода несовершенной структуры MgO в стабильную) производят охлаждение термообработанного сырья со скоростями 50-60^oC/мин до температур конца аннигиляции MgO 300-350^oC. Последующий обжиг зернистого каустизированного магнезита на периклаз производится со скоростью нагрева 20-50^oC/мин. Данные скорости позволяют довести активную MgO до температур спекания и обеспечить хорошее спекание материала.

Следует отметить, что на вторую стадию обжига можно подавать также каустизированный магнезит в смеси с сырым магнезитом с низким содержанием примесей.

Пример 1. Сырой магнезит фракции 40-0 мм проходит первичный обжиг при температуре 950^oC во вращающейся печи, полученный продукт, охлаждается со скоростью 60^oC/мин до температуры 200^oC в холодильном барабане с одновременным селективным разрушением на более мелкие фракции, проходит рассев на фракции больше и меньше 4 мм. Мелкую фракцию, представляющую собой каустизированный магнезит, выход которого составляет 86% обжигают во вращающейся печи при температуре в зоне спекания 1700^oC. Скорость подъема температуры обжигаемого материала составляет 25^oC/мин. В результате получается периклазовый порошок с содержанием MgO 92% и кажущейся плотностью 3,40 г/см³.

Пример 2. Сырой магнезит фракции 40-0 мм проходит первичный обжиг при температуре 850^oC во вращающейся печи. Полученный материал охлаждается со скоростью 50^oC/мин до температуры 300^oC. После охлаждения и селективного разрушения в холодильном барабане его рассевают на классы больше и меньше 4 мм. Выход мелкого продукта, представляющего собой каустизированный магнезит, составил 81% После его обжига во вращающейся печи со скоростью подъема температуры 20^oC/мин до температуры спекания 1700^oC получен периклазовый порошок с содержанием MgO 93% и кажущейся плотностью 3,32 г/см³.

Пример 3. Способ, описанный в примере 2 повторяют, но с тем отличием, что на второй стадии обжига к каустизированному магнезиту, подаваемому во вращающуюся печь, подшихтовывается сырой магнезит фракции 40-0 мм с содержанием MgO 45,1% СаО 2,0% SiO₂ 1,2% Fe₂O₃ 0,80% Al₂O₃ 0,32% Δm_прк (потери при прокаливании) 50,58% в количестве 40% от загрузки печи. Обжиг ведут со скоростью подъема температуры 20^oC/мин до максимальной температуры 1700^oC. Полученный периклазовый порошок содержал 91,3% MgO и имел кажущуюся плотность 3,30 г/см³.

Пример 4. Сырой брусит фракции 40-0 мм проходит термообработку при температуре 800^oС во вращающейся печи и охлаждается со скоростью 55^oC в минуту до температуры 280^oC c одновременным селективным разрушением на более мелкие фракции, рассеивается на фракции более и менее 5 мм. Мелкая фракция, представляющая собой каустизированный магнезит, выход которого составляет 79% подается на обжиг во вращающуюся печь, скорость подъема температуры от 300^oC до температуры обжига 1650^oC cоставляет 22^oC/мин. В результате получается периклазовый порошок с содержанием MgO 91,9% и кажущейся плотностью 3,33 г/см³.

Пример 5. Сырой магнезит фракции 40-0 мм проходит первичный обжиг при температуре 900^oC во вращающейся печи. Полученный материал охлаждается со скоростью 50^oC/мин до температуры 300^oC. После охлаждения и селективного разрушения его рассеивают на классы более 4 мм и менее 4 мм. Выход мелкого продукта, представляющего собой термообогащенный каустизированный магнезит, составил 83% После его обжига во вращающейся печи со скоростью подъема температуры 50^oC/мин до температуры 1750^oC, получен периклазовый порошок с содержанием MgO 92,6% и кажущейся плотностью 3,35 г/см³.

Пример 6. (Известный). При обжиге сырого магнезита, состав которого указан ниже, во вращающейся печи при максимальной температуре в зоне обжига 1700^oC, по всей длине печи образуется пылеунос в количестве 30% от вала. Пылеунос представляет собой преимущественно каустический магнезит. Периклазовый порошок имеет неоднородный фракционный состав, содержание MgO в порошке в среднем составило 86,9% его открытая пористость 11% плотность 3,20 г/см³. Пылеунос, уловленный в циклонах, подают на обжиг в смеси с кусковым сырым магнезитом в соотношении 1:1, обжигают также при максимальной температуре 1700^oC и при скорости подъема температуры 15^oC/мин. Выход порошка с содержанием MgO более 91% составил 15% В табл. 1, 2, 3 приведены химические составы исходного сырья и полученного периклаза, а также составы каустизированного магнезита, высеянного после первичного обжига при 600-1000^oC.

В табл. 4 приведены данные по удельному расходу сырья и условного топлива на тонну продукта, а также выход периклазового порошка фракции 3-1 мм, применяемой для изделий, его кажущаяся плотность и пористость.

Периклазовый порошок, полученный по примерам 1-5, полностью используется в производстве магнезиальных огнеупорных изделий.

В известном способе основная масса периклазового порошка, полученного во вращающихся печах как при обжиге сырого магнезита, так и в смеси с пылеуносом, используется как огнеупорный порошок для футеровки подин, изготовления неформованных огнеупоров и масс. И только высеянный из вала порошок фракции 3-1 мм с содержанием MgO более 91% отвечает требованиям порошков для изделий.

Как видно из данных, приведенных в таблицах, предлагаемое изобретение позволяет снизить расход топлива, удельный расход сырья, повысить выход периклазового порошка с массовой долей MgO более 91% используемого в производстве изделий, повысить его плотность и снизить пористость.

Формула изобретения

1 Способ получения периклазовых порошков с содержанием MgO не менее 91% из магнезиального сырья, включающий обжиг сырья, выделение получаемого каустизированного магнезита и обжиг его на периклаз, отличающийся тем, что обжиг сырья проводят при 600 1000ºС, полученный активный продукт охлаждают со скоростью 50 60 град./мин с его одновременным селективным разрушением, а выделение каустизированного магнезита осуществляют классификацией и обжигают мелкую фракцию на периклаз со скоростью подъема температуры 20 50 град./мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2