Применяемые для изготовления футеровки огнеупорные материалы и их важнейшие свойства, страница 7

Наиболее ценными компонентами в обожженном доломитовом огнеупоре (в изделиях и трамбовочных массах) являются свободные MgO и СаО. Максимально возможное содержание свободной СаО имеет место при минимальном количестве SiO2, а также при ограниченном количестве полуторных окислов, но достаточном для обеспечения спекания доломита. Легкоплавкие неогнеупорные соединения образуют жидкую фазу, количество которой с повышением температуры увеличивается, это способствует спеканию и образованию 3CaO•SiО2 и 3СаО•Аl2О3; однако большое количество жидкой фазы снижает огнеупорность обожженного доломита. Поэтому очень важно, чтобы доломит содержал минимальное количество примесей полуторных окислов. Примерный состав и свойства доломитовых огнеупоров представлены в табл. 12.

Таблица 12

Характеристика доломитовых огнеупоров

Показатели

Огнеупоры

стабилизированные (водоустойчивые)

нестабилизированные (имеющие свободную СаО)

Химический состав, %:

СаО

46,05

53,5

MgO

30,05

39,7

SiO2

16,52

2,03

Продолжение таблица 12

А12O3

1,19

2,00

Fe2O3.

2,67

2,77

Мn3O4

0,76

Р2O5

1,18

Огнеупорность

1770—1780

1900

Плотность, г/см3.........

2,7—2,9

3,04—3,12

Предел прочности при сжатии, кГ/см2

1080—1335

1680

Дополнительная усадка при 1700° С, %

1,37

0,5—0,8

Температура деформации под нагрузкой 2 кг/см2, °С:

начало размягчения.

1550—1610

1670

4 % сжатие

1630—1680

>1820

разрушение

1680—1690

>1820

В табл. 12 приведены свойства двух типов доломитовых огнеупоров. В стабилизированных доломитах окись кальция находится в связанном состоянии, и поэтому эти огнеупоры не разрушаются при длительном хранении на воздухе и являются водоустойчивыми. Доломиты нестабилизированные содержат свободную (не связанную) окись кальция, гидратирующуюся при длительном хранении, вследствие чего такие доломиты обычно разрушаются.

Чтобы изготовить водоустойчивый доломитовый огнеупор, применяют многочисленные способы стабилизации. В настоящее время наиболее распространенный способ производства стабилизированных доломитовых огнеупоров состоит в том, что к доломиту для связывания свободной окиси кальция в силикаты добавляют кремнеземистые материалы (кварцит, маршалит, трепел, кварцевый песок, серпентинит и др.) или фосфаты, при этом необходим подбор шихты такого состава, чтобы при обжиге протекала реакция

3Са • Mg(CО3)2+SiО2 → 3СаО • SiО2+3MgO+6CО2.

При стабилизации доломита с помощью серпентинита протекает следующая реакция:

6 (СаСО3 • MgCО3) + 3MgO • 2SiО2→2(3СаО • SiО2) + 9MgO+12CО2.

Хорошая стабилизация (отсутствие свободной СаО) достигается при добавке серпентинита около 15 %.

Количество кремнезема, которое необходимо внести в шихту для связывания свободной извести, можно определить, пользуясь формулами для коэффициента насыщения (КИ)

При   весовом   отношении  <0,64 образуются

2 СаО • Fe2О3 и 4 СаО • А12О3 • Fe2О3,

КИ =

где СаОобщ — количество всей окиси кальция, %;

СаОсв—количество свободной окиси кальция, %;

при весовом отношении  >0,64 образуются 3СаО• SiО2 и 4 СаО • А12О3 • Fe2О3..

Коэффициенты при окислах, например 2,8 при SiО2 и 1,18 при Р2О5, являются количеством СаО, связываемым одной единицей массы соответствующих окислов.

Для получения только трехкальциевого силиката требуется точность контроля и дозировки, и тем не менее обычно первичным продуктом образования является 2 СаО • SiО2, который в последующем при наличии свободной СаО переходит в трехкальциевый силикат по реакции

2СаО • SiО2+CaO → 3СаО • SiО2.