Вопрос 27.

Производство каустического магнезита и каустического доломита.

Производство магнезиальных вяжущих материалов заключается в добыче сырья, его дроблении, обжиге и помоле. При обжиге магнезит декарбонизируется и превращается в окись магния по следующей реакции:

МgСО3 <=> MgO + СО₂

Эта реакция эндотермическая, причем для разложения 1 кг МgСО₃ необходимо 344 ккал или 29 ккал на 1 грамм-молекулу МgСО₃.

Установить точную температуру диссоциации МgСО₃ затруднительно, поэтому исследователи получают различные данные. Можно принять, что разложение углекислого магния начинается примерно при 400°С, но протекает с достаточной быстротой только при 600-650 С. В заводских условиях магнезит обжигают при более высоких температурах, составляющих примерно 800°С, а во вращающихся печах и до 1000°C.

Реакция разложения углекислого магния является обратимой. Чтобы она шла в нужном направлении, удаляют один из продуктов реакции СО₂ при помощи естественной или искусственной тяги, а также повышают температуру обжига выше теоретически необходимой. Однако слишком высокая температура нежелательна, так как по мере ее повышения плотность продукта об, жига увеличивается, а его вяжущие свойства понижаются. Поэтому при условии полного выделения СО₂ качество каустического магнезита будет тем выше, чем ниже была температура его обжига.

О качестве обжига судят по удельному весу каустического магнезита, который по стандарту (ГОСТ 1216-41) должен находиться в пределах 3,1-3,4. У дельный вес необожженного магнезита составляет в среднем 3,0, а намертво обожженного -3,7. Поэтому при недожоге удельный вес каустического магнезита ниже 3,1, а при пережоге - выше 3,4.

По мере повышения температуры обжига магнезит начинает опекаться, и при температуре 1500-1600°С получается практически полностью спекшийся металлургический магнезит, который применяют для изготовления огнеупорных изделий и для наварки подин металлургических печей. В спекшемся магнезите окись магния представлена кристаллами периклаза с удельным весом 3,58.

Измельченный спекшийся магнезит обладает по сравнению с каустическим магнезитом значительно более слабыми вяжущими свойствами, вследствие чего его иногда называют мертвообожженным. При получении из него огнеупорных масс для набивных футеровок, а также для производства безобжиговых изделий его затворяют при температуре 60-800С для возбуждения вяжущих свойств или вводят в его состав различные добавки: растворимое стекло. сульфитно-спиртовую барду и т. д. На периклазовом цементе, полученном путем измельчения спекшегося магнезита или боя магнезитового кирпича до остатка на сите № 008 не более 15%, можно изготовить высокоогнеупорный бетон, служащий при температуре до 1700°С. В такой бетон вводят в виде заполнителей хромит или магнезитохромит в смеси с титаноглиноземистым шлаком и затворяют его 17-20% водным раствором MgSO₄ с удельным весом 1,12-1,18 г/см3, содержащим 0,5-1% сульфитно-спиртовой барды.

Каустический доломит обжигается при температуре 650-750 С (полуобжиг). При обжиге происходит декарбонизация МgСО3 и превращение его в MgO, а СаСО₃ остается в основном не разложенным. Следовательно, продукт обжига отличается от каустического магнезита тем, что наряду с окисью магния содержит известняк и небольшое количество извести. При повышении температуры обжига до 800-1000°C обожженный продукт будет представлять собой доломитовую известь, которая содержит значительное количество способной к гашению окиси кальция. При температуре 1500-1600 С получается спекшийся металлургический доломит, который подобно спекшемуся магнезиту применяется для производства огнеупоров.

Перед обжигом материал дробят на куски различных размеров, в зависимости от системы печей. Возможно, более однородный по размерам кусков материал позволяет установить оптимальный режим обжига для всей массы обжигаемого сырья. При большом различии в размерах кусков режим обжига приходится выбирать, ориентируясь на куски средних размеров. При этом более мелкие куски оказываются пережженными, а более крупные - недожженными. Дробление осуществляется главным образом в щековых и молотковых дробилках. Если величина кусков обожженного материала значительна, то их вновь дробят и затем размалывают в шаровых мельницах.

Каустический магнезит обжигают главным образом в шахтных и вращающихся печах. Применяются шахтные печи с выносными топками, они дают в сутки до 15 т обожженного материала и больше. Расход условного топлива в них составляет примерно 10-15% от веса готовой продукции.

Вращающиеся печи могут обжигать от 40 до 120 т каустического магнезита в сутки, но требуют большого расхода топлива (при обжиге на мазуте он составляет 20-30%). Для обжига во вращающейся печи сырой магнезит дробите более тонко, чем при обжиге в шахтной печи. Длина этих печей 35-50 м., диаметр 2-2,5 м. Футеровка шамотная.

При получении металлургического магнезита остаются отходы, называемые кальцинированным каустическим магнезитом. Их извлекают из батарейных циклонов и пыльных камер вращающихся печей. Этот материал содержит частицы недожога и пережога и характеризуется пониженным качеством.

Каустический доломит обжигается в шахтных печах с выносными топками, можно применять печи и других видов.