52. Wyroby magnezytowe
Wyroby magnezytowe są to wyroby zawierające, co najmniej 85% MgO. Surowcem do tych wyrobów jest magnezyt, - MgCO3, zawierający domieszki związków żelaza, substancji ilastych, SiO2 itp.
Wyroby te można sporządzić z:
-surowców sztucznych - magnezji technicznej,
-spieczonego tlenku magnezu otrzymanego z wody morskiej.
53. Materiały ogniotrwałe zasadowe
Głównym składnikiem wyrobów zasadowych są zasadowe tlenki:
-MgO i CaO.
Do wyrobów tych zaliczają się wyroby:
-magnezytowe
-magnezytowo - wapniowe,
-magnezytowo - krzemionkowe.
54. Skład wyrobów magnezytowych
-MgO - 85-95%
-SiO2 - 1-5%
-Al2O3 - 1-2%
-Fe2O3 - 3-8%
-CaO - 1-4%
Zawartość Fe jest pożądana ze względu na ułatwienie procesu spiekania. Zawartość CaO i SiO2 jest niepożądana.
55. Produkcja wyrobów magnezytowych
Podstawowym (a czasem jednym) składnikiem masy na wyroby magnezytowe jest magnezyt spieczony - klinkier magnezytowy. Otrzymuje się go przez prażenie rozdrobnionego magnezytu w piecach szybowych w temperaturze ok. 1600-1800°C.
56. Otrzymywanie klinkieru magnezytowego
Etap I - temp. ok. 600°C następuje rozkład:
MgCO3 = MgO +CO2
Etap II - przy dalszym ogrzewaniu zachodzi rekrystalizacja magnezytu oraz siekanie MgO - peryklaz. Prażenie powoduje, że magnezyt zostaje spieczony prawie do całkowitego ustania zjawiska kurczliwości. Dlatego też temp. spiekania klinkieru magnezytowego powinna być nieco wyższa od temp. wypalania wyrobów magnezytowych - w celu uniknięcia zwiększonej kurczliwości.
Przy spiekaniu magnezytu zależnie od temp. i czasu spiekania powstają fazy krystaliczne.
Spieczony produkt składa się z:
-kryształów peryklaz MgO,
-kryształów monticellitu CaO*MgO*Fe2O3
-kryształów spinelu MgO*Al2O3,
-kryształów magnezoferrytu MgO*Fe2O3
MgO + MgO*Fe2O3 = 94%
57. Skład masy magnezytowej
Masa składa się z:
-klinkieru magnezytowego (frakcje <2-3mm),
-dodatków spiekających np. zgorzeliny Fe2O3,
-materiału wiążącego - ługu posiarczynowego, roztworu melasy.
Przygotowanie masy polega na zmieszaniu składników o przewidzianych proporcjach, ujednorodnienie masy, nadaniu jej plastyczności oraz zmniejszeniu skłonności do hydratacji.
58. Hydratacja klinkieru magnezytowego.
-CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q
-MgO + H2O = Mg(OH)2 + Q
Reakcji hydratacji towarzyszy wzrost objętości o ok. 3%. Wodorotlenki te powstają, gdy klinkier zawiera wolny CaO lub słabo spieczony MgO.
Reakcja hydratacji zachodzi w temperaturze suszenia półfabrykatów. Hydratacja przebiega w masie wyrobów wilgotnych powodując ich spiekanie - wskutek rozszerzalności ziaren. Aby temu zapobiec masę magnezytową przed formowaniem poddaje się kilkudniowemu składowaniu w stanie nawilżonym - dołowaniu.
Masa nagrzewa się w skutek reakcji, ponadto powstające w stanie koloidalnym wodorotlenki Ca(OH)2 i Mg(OH)2 nadają jej pewną plastyczność.
59. Formowanie wyrobów magnezytowych odbywa się przez:
-formowanie mechaniczne za pomocą prasy hydraulicznej o ciśnieniu 80-100MPa (wyroby o wilgotności 1,5-3%),
-formowanie ręczne przez ubijanie ręczne w formach składanych (wyroby o wilgotności 5-7%)
60. Suszenie wyrobów magnezytowych
Wyroby magnezytowe suszy się w suszarniach typu Kellera lub tunelowych w temp. 55-75% do wilgotności 0,1-0,2%. Następuje wzrost wytrzymałości do 10MPa.
61. Wypalanie wyrobów magnezytowych.
Wyroby należy wypalać równomiernie. Nie obserwuje się żadnych punktów przemian lub krytycznych zakresów temperatur. W temp. ok. 400°C następuje rozkład wodorotlenków oraz lepiszcza - wytrzymałość spada. W temperaturze 1300-1400°C następuje intensywny proces spiekania. Podczas wypalania dobiegają do końca reakcje pomiędzy tlenkami oraz dalsza rekrystalizacja peryklazu. Wyroby kurczą się liniowo (ok. 1-3%) i zmniejszają swoją porowatość, zwiększając wytrzymałość. Studzenie wyrobów należy przeprowadzać powoli ze względu na dużą wrażliwość na pękanie pod wpływem naprężeń cieplnych.
62. Właściwości wyrobów magnezytowych
-gęstość 3500-3650 kg/m3
-Rcs - 30-60MPa
-porowatość 20-25%
-ogniotrwałość -1770°C
-ogniotrwałość zwykła - 1500-1650°C
-odporność na wstrząsy cieplne - 1-3 cykli.
Wyroby magnezytowe (zasadowe) są odporne na działanie żużli, ulegają korozji pod wpływem kwasowych żużli.
63. Zastosowanie wyrobów magnezytowych
-przemysł stalowniczy - ściany i trzon pieców elektrycznych, wymurowania mieszalników surówki, piece grzewcze w walcownictwie.
-przemysł miedzi i ołowiu.
Z innych wyrobów magnezytowych produkowane są:
-magnezytowe odporne na wstrząsy cieplne,
-magnezytowo -chromitowe (MgO-Cr2O3) - (60% i 5-18%), i chromitowo magnezytowe (Cr2O3-MgO) - (15-30% i 40-60%).
64. Wyroby dolomitowe
Wyroby dolomitowe należą do typu wyrobów magnezytowo-wapiennych. Surowcem na wyroby jest dolomit i wzorze CaCO3*MgCO3. Wyroby te cechuje zmienny stosunek głównych składników tzn. CaO i MgO I jest podstawą podziału tych wyrobów na grupy.
65. Podział wyrobów dolomitowych:
-wyroby niestabilizowane
-wyroby impregnowane
-wyroby stabilizowane.
66. Otrzymywanie wyrobów dolomitowych.
Wyroby dolomitowe otrzymuje się ze spieczonych dostatecznie czystych dolomitów lub dolomitów z dodatkiem substancji bądź regulujących cech gotowych wyrobów, bądź też ułatwiające proces technologiczny. Dolomit jest związkiem chemicznym
MgCO3*CaO3 z dodatkiem SiO2, Al2O3, Fe2O3. Zawartość głównych składników w wyrobach dolomitowych wynosi:
MgO - 35-50%, CaO - 45-60%
67. Produkcja wyrobów dolomitowych.
Dolomit surowy poddaje się prażeniu w piecach obrotowych lub szybowych w temperaturze 1450-1800°C, zależnie od domieszek. Dolomity gruboziarniste spiekają się trudno i w związku z tym wprowadza się substancje spiekające (np. zgorzelinę walcowniczą). Otrzymany produkt to dolomit spieczony.
67. Dolomit spieczony nie jest surowcem stabilnym, gdyż wykazuje skłonność do hydratacji. Zwarty w nim CaO pod wpływem wilgoci z atmosfery przechodzi w Ca(OH)2. W wyniku tej reakcji dolomit rozsypuje się, co uniemożliwia otrzymanie trwałych wyrobów z czystego dolomitu.
68.Wyroby dolomitowe niestabilizowane
Wytwarza się z dolomitu spieczonego:
-dolomit spieczony rozdrabnia się w gniotownikach suchych, górna granica ziaren 20mm, frakcję 1-2mm odrzuca się, gdyż ma ona skłonności do szybkiej hydratacji.
-masę z dolomitem spieczonym z dodatkiem 4-8% smoły bezwodnej lub paku przerabia się w gniotownikach.
69. Formowanie wyrobów- dużych kształtek przeprowadza się z ochłodzonej masy, na prasach hydraulicznych o dużym nacisku, lub w przypadku większych bloków przez ubijanie młotkami pneumatycznymi lub elektrycznymi. Sformowane wyroby w stanie niewypalonym wbudowuje się bezpośrednio w urządzenia cieplne.
70. Wyroby dolomitowe impregnowane - są wytwarzane również ze spieczonego dolomitu. Po wypaleniu wyrobu dolomitowego nasyca się je pakiem lub smołą w temp. do ok. 150°C, celem zabezpieczenia przed wilgocią ( czy zanieczyszczeniami).
71. Wyroby dolomitowe stabilizowane.
Do prażonego w piecu surowego dolomitu dodaje się różnych surowców takich jak np. talk, serpentyn, apatyt. Zawarte w nich tlenki SiO2, Al2O3, Fe2O3, P2O5, wiążą się z CaO, tym samym uodparniają wyprażony dolomit na hydratację. Produkcja wyrobów stabilizowanych z dolomitu stabilizowanego przebiega podobnie jak wyrobów magnezytowych z tym, że nie stosuje się dołowania masy.
72. Właściwości wyrobów dolomitowych
-odporność wyrobów (niestabilizowanych) z dolomitu spieczonego na działanie żużli wapiennych jest bardzo dobra
-natomiast słabsza na działanie tlenków żelaza z powodu tworzenia się łatwo topliwego 3CaO*Fe2O3
-RCS=50MPa ogniotrwałość pod obciążeniem - 1480-1600°C. Wyroby wypalane z dolomitu spieczonego mają zastosowanie jako wyłożenie pieców martenowskich i elektrycznych, wykładziny konwertorów stalowniczych.
- RCS=60-100MPa ogniotrwałość pod obciążeniem 1600-1700°C
73. Zastosowanie wyrobów dolomitowych
Wyroby z dolomitu stabilizowanego mają zastosowanie jako trzonu i niekiedy ściany pieców martenowskich, obmurza żeliwiaków oraz strefy spiekania pieców w przemyśle cementowym i wapiennym.