Применяемые для изготовления футеровки огнеупорные материалы и их важнейшие свойства, страница 2

Магнезитовые огнеупоры состоят в основном из окиси магния (MgO). Исходным сырьем для производства магнезитовых огнеупоров служит горная порода магнезит MgCO3 (47,62% MgO и 52,38% СO2). Последнее время в США, Англии, Японии и в других странах в промышленных масштабах магнезитовые огнеупоры изготавливают из магнезии, получаемой из морской воды. Магнезия отличается большой чистотой — содержание MgO достигает 99,0 %. Производство магнезии из морской воды является одним из наиболее важных технических открытий в области огнеупоров [18].

Природный магнезит бывает двух разновидностей: мелкокристаллический и крупнокристаллический. Большие месторождения кристаллического магнезита имеются па Урале (Саткинское, Халиловское и др.), в Восточной Сибири (Тальское и др.). Наибольшая промышленная добыча пока производится на Саткинском месторождении. Химический и минералогический составы саткинских магнезитов приведены ниже.

Химический состав, %:            Минералогический состав, %:

магнезит . . 97,50—97,7

MgO .... 45,25—46,20              доломит . . 0,50—0,59

СаО   .... 0,28— 0,85              кальцит . . 0,33—0,40

SiО2   .... 0,50— 1,78               кварц     . . . 0,34—0,45

Fe2О3     .   .   . 0,59–– 1,45              пирит     . . . 0,23––0,33

А12О3     .   .   . 0,58— 0,70            тальк     . . . 0,20––0,30

п. п. п.    ... 50,8—51,60             шунгит   . . . 0,58—0,83

Магнезитовый порошок, обожженный при 1500— 1600 °С, называется спеченным, или металлургическим магнезитом. Такой магнезит с водой реагирует медленно, и поэтому иногда его определяют как «намертво обожженный». В процессе обжига происходит разложение магнезитовой породы согласно уравнению: MgCО3 → MgO + CО2. Содержание окиси магния (MgO) достигает 90—95 % (на массу прокаленного вещества). Из рис. 9 видно, что при атмосферном давлении диссоциация чистого кристаллического саткинского магнезита происходит в интервале температур 550—650 °С. При этих температурах образуется каустический магнезит, который является гидравлически активным и образует гидрат окиси магния. При повышении температуры обжига каустический магнезит уплотняется  (спекается).

Каустический магнезит — белый рыхлый порошок, состоящий из мельчайших аморфных частиц. Под микроскопом видны кусочки окиси магния различной крупности и небольшое количество сохранившихся карбонатов магнезита и иногда доломита и кальцита. При дальнейшем нагревании серовато––белый порошок приобретает желтоватый, а затем и бурый цвет и переходит в кристаллическое состояние. Появляются мельчайшие зерна периклаза (MgO). Спекшийся магнезит представляет собой неоднородный материал, так как фазовое равновесие в нем полностью не достигнуто. Главную массу его составляют округлые и угловатые зерна периклаза желтоватого, оранжевого или бурого цвета.

Рис. 9. Кривая диссоциации при нагревании кристаллического магнезита

Полное спекание магнезита достигается при температуре обжига около 1600 °С. Наибольшее уплотнение и рост кристаллов достигаются в плавленом магнезите и в этом состоянии его химическая активность резко падает. В зависимости от температуры и продолжительности обжига достигается более или менее полное образование новых кристаллических фаз.

Обожженный (спеченный) магнезит включает в себя следующие фазы: периклаз (MgO), монтичеллит (CaMgSiО4), шпинель (MgO•Al2О3), магнезиоферрит (MgTi2О4). Суммарное количество периклаза и магнезиоферрита обычно составляет около 99 %. Периклаз является наиболее устойчивой кристаллической фазой обожженного магнезита. Магнезиоферрит в виде твердого раствора очень часто входит в состав периклаза, придавая его зернам оранжевую или бурую окраску; при этом показатель преломления периклаза повышается.