Способ производства порошка периклаза

 

ОП ИСАИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.01. 81(21) 3242179/29-33 )S1j М. Кл з с присоединением заявки HP

С 01 F 5/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений. и открытий (23) Приоритет

Опубликовано .1 12Я2.Бюллетень М946

1ЩУДК 666.97 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 12. 82 (72) Авторы изобретения

Ю.Б.Петров, А.В.Шкульков, И.П.Дашкевич и Г.С.Княжевская! (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина электротехннче ийститут им. В.И.Ульянова (Ленина) (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА IIOPOMKA ПЕРИКЛАЗА

Изобретение относится к технологии огнеупорных материалов, в частности к технологии производства по рошковых огнеупорных материалов, а именно к производству порошка окиси магния MgO, переплавленная кристаллическая модификация которой называется периклазом.

Известен способ производства порошка кристаллической NgO, т.е. порошка периклаза, который используется как периклаз электротехнический. согласно ГОСТУ 13236-73. Способ заключается в использовании природного

Iсырья: брусита, Ng(ОН)в или магнезита, NgCQ>,â плавлении этого сырья в дуговой печи, получении блока периклаза массой до 20-25 т, разделке блока на глыбы и куски, дробле-, нии, измельчении глыб и кусков, грохочении порошка, магнитной сепарации порошка от аппаратурного железа, намолотого при измельчении, рассеве порошков по классам крупности и затаривании их .Г 1 ).

Недостатки этого способа следующие: использование природного сырья без обогащения, что приводит к получению грязного периклаза и порошков низких сортов. В то же время обогащение природного сырья и перевод его в разряд искусственного. резко удорожает производство и даже делает его нерентабельным; исключительно трудоемкая и непроизводительная операция разделки массивного блока после плавки. Разделка обычно производит:ся вручную кувалдами илн бутобоем.

Наиболее близким к предлагаемому является способ производства порошка периклаза, заключающийся в следующих операциях: использование не природного, а искусственного сырья— реактивной окиси, магния марки Ч (без воды) по ГОСТУ 4526-67, получаемой путем сжигания паров металлического магния; плавка этой окиси с некоторыми добавками в высокочастотной индукционной печи с холодным тиглем и получение блока периклаза диаметром 0,1-0,12 м и неограниченной длины; дробление и измельчение блокат магнитная сепарация получаемого порошка от аппаратурного железа;

25, термообработка порошка при 1001300 С с целью улучшения его свойств; рассев порошка по классам (2 ).

Недостатки известного способа заключаются в следующем. Значительный удельный расход энергии на про981223 изводство единицы продукции связан пературы выше температуры плавлес необходимостью сначала плавить ния окиси магния, т.е. 2800 С, но высокотемпературный окисел (Т„„ = ниже температуры кипения ее, т.е.

2800 С), чтобы получить кристал- 3600 С, коагуляции расплавленных лический блок, а потом дробить и из. частиц окиси магния в более крупные мельчать этот блок в порошок и, на- 5 капли и кристаллизация этих капель. конец, греть порошок в высокотем- С целью улучшения условий коагупературной печи при термообработке .ляции капель траекторию их движения

Учитывая, что КПД плавильного-обору- в газовом разряде искусственно удли-. дования не выше 0,4,КПД дробильно няют например путем закручивания

t 1 измельчительного оборудования 0,01- Факела вокруг оси газового разряда.

0,03 и отжиговых печей 0,1-0,2, не- На чертеже показана схема спопроизводительный расход энергии в соба производства порошка перикла500-1000 раэ больше теоретически за. необходимой энергии на получение В электрической печи 1 в закрытом порошка. Технологическое оборудова- 15 тигле плавят металлический магний ние на каждой технологической опе- (Т„ = 651 С), перегревая его расплав рации очень разнородно, имеет раз- о 950-1000 С. Пары расплава по личные принципы действия, различ- обогреваемому паропроводу 2 поступаную производительность и трудно со- ют в горелку 3, где их сжигают в гласуются друг с другом. Это при- 20 воздушном потоке от компрессора 4. водит к простоям одних агрегатов, Из горелки 3 факел пламени выходит например дробилок, в то время, как в водоохлаждаемую разрядную камеру 5, другие, например индукционные печи, где возбуждает дуговой или плаздолжны работать круглосуточно. Сы- менный разряд. Преимущество имеет рье (реакционную MgO) производят 25 высокочастотный безэлектродный плазна специализированном предприятии менный разряд 6, возбуждаемый инотдельно от общей технологической дуктором 7, потому что этот разряд схемы производства порошка перикла- исключает какое-либо загрязнение поза. При сжигании паров металлическо- рошка периклаза продуктами эрозии го магния выделяется значительное 30 электродов. Разряд увеличивает тепколичество теплоты — 3600 ккал/кг лосодержание факела пламени и подни окисла. Вся эта энергия пропадает . мает его температуру с 2300 С до напрасно для дальнейшей переработки, i2800-3400 С. Увеличение температуры хотя термического эффекта от сжига- ;пламени ниже 2800 С недостаточно, ния 0,18-0,2 кг металлического маг- 35 так как при этом не возникает жидния достаточно, чтобы расплавить кой фазы (частицы MgO не расплавля1,0 кг окиси магния. Выделяющаяся ются). Увеличение температуры вьме теплота не обладает необходимым 3600 С нецелесообразно, так как для такой плавки температурным по- при этом капли расплава MgO полностенциалом. Рассеянная в значительном тью испаряются. Оптимальной являобъеме паров магния, она не подни- ется температура в диапазоне 2800мает температуру образующихся окис- 3000 С. Регулирование температуры лов выше 2200-2300ОС. Поэтому в пламени возможно либо изменением процессе сжигания металлического мощности, подводимой к индуктору 7, магния окись его образуется всегда либо изменением взаимного расположев твердой фазе, минуя жидкую, и по ния факела пламени и индуктора. этой же причине она не может иметь Окисленные пары металла предсовершенную решетку периклаэа, а ставляют собой своеобразную пыль является аморфной . из твердых частиц, которая, будучи

Целью изобретения является упро- нагрета разрядом до плавления, щение процесса производства порошка 50 превращается в"туман" из мелких периклаза, получаемого из реактивной капель дисперсностью 5-10 мкм. Для окиси магния, и снижение его себесто- получения порошка с величиной зерна имости. 20-2000 мкм и крупнее необходимо, Для достижения указанной цели чтобы мелкие капли слились (коагусогласно способу производства порош- 55 лировали) в более крупные. Для этока периклаза, заключающемуся в зжига- ro должны быть соблюдены два услонии паров металлического магния в вия: вероятность столкновения кавиде факела паровоздушной смеси, пель- между собой должна быть велика, получения аморфной окиси магния и температура капель по мере коагулядальнейшей ее переработке в кристал- 6р ции должна уменьшаться.. Вероятность лический порошок периклаза, ука- столкновения повышают, удлиняя тразанную переработку производят путем екторию движения капель в зоне разподогрева факела паровоздушной сме- ряда, т.е. пока они не закристалси теплом газового разряда, возбуж- лизовались. Для этого достаточно даемого в пламени факела, до тем- 5 придать траектории вид спирали 8, 981223 пустив факел пламени из горелки 3 тангенциально к оси разрядной камеры 5. Необходимый отрицательный градиент температуры вдоль движения ка пель обеспечивается на конце плазменного разряда автоматически.

Поток разогретых капель и газа выходит из разрядной камеры 5 в камеру охлаждения 9. Вследствие рас,ширения объема газ и капли охлаждаются со скоростью 10 -10 груд/с и капли кристаллизуются. Выделяющаяся теплота отводится водой, омывающей камеру 9, закрученные циклоном твердые частицы падают вниз .в накопитель 10, и воздух, освобожденный от твердых частиц, поступает к фильтрам очистки и далее на выхлоп. Из накопителя 10 порошок подают в многодонное сито 11 для рассева по классам 12, Такий образом, упрощение процесса производства порошка периклаза достигается исключением следующих операций, свойственных схеме-прототипу: сбора и бункеровки аморфной окиси магния после зжигания паров металла; индукционной плавки ее в холодном тигле, разделки, дробления и измельчения блока; магнитной сепарации от аппаратурного железа. Упрощение процесса достигается также вследствие совмещения операции оплав- ления твердых частиц окиси магния-и операции термообработки порошка.

Снижение себестоимости периклаза достигается снижением удельного расхода энергии на переработку окиси маг ния при исключении перечисленных знергоемкйх операций плавки, дробления, измельчения и термообработки.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает дополнительные (побочные) технические эффекты, среди которых существенными являются два, а именно:.сфероидизация получаемого порошка, которая происходит в плазменном разряде и широко используется в промышленности как самосто-. ятельный технологический процесс обработки тугоплавких порошков. Сферические частицы пеРиклаза гораздо лучше поддаются уплотнению при закатке и обжатии трубчатых нагревателей.

В свою очередь, это обстоятельство повышает технические характеристики нагревателей; исключение необходимости в газах с низким потенциалом ионизации для возбуждения плазменного разряда вследствие того, что разряд легко возбуждается в факеле

5 пламени горелки. Поскольку в качестве упомянутого газа обычно используют дорогой аргон, исключение его удешевляет эксплуатацию плазмотрона и упрощает схему .газового хозяйства, Формула изобретения

1. Способ производства порошка периклаза, заключающийся в сжигании

15 паров металлического магния в виде факела паровоздушной смеси, получении аморфной окиси магния и переработке ее в кристаллический порошок, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса производства и снижения себестоимости продукции, переработку аморфной окиси в кристаллический порошок производят путем подогрева факела паровоз25 душной смеси теплом газового разряда, возбуждаемого в пламени факела, до температуры выше температуры плавления окиси магния, но ниже температуры кипения ее, коагуляции рас30 плавленных частиц в более крупные капли и кристаллизации последних.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ющ и и с,я тем, что, с целью улучшения условий коагуляции расплавj5 ленных частиц окиси магния в капли, траекторию движения частиц в гаэоВоМ разряде удлиняют, например, пу тем закручивания факела вокруг оси газового разряда.

40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гутман М.Б., Белави Ю.A.Ïðîизводство электротехнического пери,клаза для трубчатых электронагрева45 телей.- ЭлектРотехническая промыаленность. Сер. Технология электротехнического производства", вып.6, 1969.

2. Совершенствование процесса индукционной плавки тугоплавких окислов в холодном тигле.- Отчет Ленинградского ордена Ленина электротехнического института им. В.И.ульянова (Ленина) о научно-исследовательской работе. Инв. Р Госрегистрации

55 Б. 815160,. 24.01.80 (прототип) .

981223

К рильпру

Составитель Л.Булгакова

Редактор О.Персиянцева ТехредИ.Гайду

Корректор У.Пономаренко

Закаэ 9597/30 . Тираж 509

BHHHGH Государственного комитета СССР

IIo делам иэобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4