Vật liệu chịu lửa - Chương 5

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

218
lượt xem 78
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

VLCL manhêdi là loại VLCL kiềm tính điển hình, chứa 80-85% periclaz ( MgO ) đôi khi nhiều hơn , nhiệt độ chịu lửa 20000C ( nhiệt độ nóng chảy của MgO nguyên chất 28000C ). Tạp chất chủ yếu trong sản phẩm manhêdi SiO2, CaO, Al2O3 và Fe2O3. Ở nhiệt độ cao chúng tạo ra một số khoáng có độ chịu lửa cao , một số có độ chịu lửa thấp . Có hai loại VLCL manhêdi : Loại viên và loại bột. Loại viên để xây tường lò , loại bột dùng để đầm lò ....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Vật liệu chịu lửa - Chương 5

VLCL MANHÊDI Chương 5 : VLCL manhêdi là loại VLCL kiềm tính điển hình, chứa 80-85% periclaz ( MgO ) đôi khi nhiều hơn , nhiệt độ chịu lửa >20000C ( nhiệt độ nóng chảy của MgO nguyên chất 28000C ). Tạp chất chủ yếu trong sản phẩm manhêdi SiO2, CaO, Al2O3 và Fe2O3. Ở nhiệt độ cao chúng tạo ra một số khoáng có độ chịu lửa cao , một số có độ chịu lửa thấp . Có hai loại VLCL manhêdi : Loại viên và loại bột. Loại viên để xây tường lò , loại bột dùng để đầm lò . I/ Nguyên liệu Nguyên liệu thường dùng là Manhêdit MgCO3 , một số nơi không có manhêdi thì dùng MgO lấy từ nước biển . 1/ Manhêdit : Là khoáng chứa 47,62%MgO và 52,98%CO2, có γT =2,98 g/cm3, ánh thuỷ tinh màu trắng, xám hay phớt lục tuỳ theo tạp chất lẫn vào. Độ cứng 4-4,5, nếu có lẫn nhiều Si độ cứng có thể tăng lên đến 5-5,5 . Gồm 2 loại : Manhêdit tinh thể và Manhêdit vô định hình Manhêdit tinh thể được tạo ra do tác động của đá vôi hoặc đôlômit với dung dịch cacbonat axit manhêdi theo phản ứng : CaCO3 + Mg(HCO3)2 → MgCO3↓ + Ca(HCO3)2 (dd) → 2MgCO3↓ + Ca(HCO3)2 CaMg(HCO3)2 + Mg(HCO3)2 (dd) Manhêdit vô định hình là sản phẩm phân huỷ các khoáng silicat manhêdit như : Serpentin , ôlivin theo phản ứng : 3MgO. 2SiO2. 2H2O + 3CO2 → 3MgCO3↓ + 2SiO2 + 2H2O → 3MgCO3↓ + 2SiO2 2MgO. SiO2 + 2CO2 Tạp chất chủ yếu trong manhêdit là Fe2O3 ,SiO2, CaO, Al2O3. Trong đó CaO là tạp chất có hại nhất vì dễ tạo hợp chất dễ chảy ( CaO .MgO .SiO monticelit ) hoặc hợp chất biến đổi đa hình ( 2CaO . SiO2 ), nếu CaO ở trạng thái tự do nó lại dễ dàng hút nước .
Yêu cầu : Manhêdit sau khi nung đỏ phải có MgO ≥ 85% đối với bột luyện kim và ≥ 91% đối với gạch , CaO ≤ 2-3% , SiO2 + Fe2O3 ≤ 5% . 2/ MgO lấy từ nước biển Trong nước biển chứa 0,2% MgO nhưng nguồn nước biển vô tận . Trong nước biển có chứa các muối NaCl , CaCl2 , MgCl2 , Ca SO4 , MgSO4 , HCO3 ... phải loại trừ . - Loại trừ SO42+ : Dùng CaCl2 . MgSO4 ( trong nước biển ) + CaCl2 → MgCl2 + Ca SO4 ↓ → lọc - Loại HCO3 : Dùng Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 ( trong nước biển ) + Ca(OH)2 → 2CaCO3 ↓ + 2H2O Mg(HCO3)2 ( trong nước biển) → 2CaCO3 + Ca(OH)2 ↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O Sau khi lọc kết tủa , manhê trong nước trên chủ yếu nằm ở dạng MgCl2 . Từ đây ta dùng sữa đôlô mi để kết tủa . ( Nung đôlômit CaCO3 .MgCO3 ta được CaO + MgO , hợp nước CaO + H2O → Ca(OH)2 , MgO + H2O → Mg(OH)2 ) → 2Mg(OH)2 ↓ + CaCl2 MgCl2 + MgCa(OH)4 CaCl2 quay trở lại phản ứng đầu tiên và Mg(OH)2 ↓ qua lọc và đem nung . Sản xuất băng phương pháp này có những khó khăn sau : +Lượng nước biển cần dùng lớn : Muốn có một tấn sản phẩm phải gia công 300 tấn nước biển , tức là dùng bơm và xây bể lắng lớn . +Thực hiện quá trình hyđrat hoá hoàn toàn đôlômit rất khó , phải thực hiện ở điểu kiện áp suất và nhiệt độ cao , nếu không sản phẩm sẽ lẫn nhiều CaO . +Phải dùng lượng CaCl2 lớn , tuy có thể dùng nước thải công nghiệp. +Mg(OH)2 rất keo khó lọc , phải dùng máy lọc chân đến bột nhão có W=40-50% sau đó đưa vào lò nung . +Lẫn nhiều B2O3nên khi nung sẽ tạo ra hợp chất Mg3B2O6 có nhiệt độ nóng chảy thấp .
Ưu điểm : +Tận dụng được đôlômi và nguồn nước biển . +Có thể điều chỉnh hàm lượng MgO trong sản phẩm phù hợp với yêu cầu kỹ thuật . +Hàm lượng MgO tương đối cao >90-95% . +Nếu dùng phương pháp trên để tách MgO từ nước ót là nước dư sau khi kết tinh muối ăn rất kinh tế . II/ Quá trình lý hoá khi nung 1/ Quá trình lý hoá và thành phần khoáng Nếu sản xuất từ manhêzit , khi nung sẽ tiến hành phân huỷ : MgCO3 → MgO + CO2 - Q Phản ứng bắt đẩu ở 4000C , nhanh ở 6400C . Tốc độ phân huỷ manhêzit phụ thuộc vào lượng tạp chất , cấu trúc và mật độ manhêzit . Nếu nguyên liệu ban đầu sản xuất từ nước biển thì phản ứng đầu tiên khi nung là : Mg(OH)2 → MgO + H2O - Q Phản ứng này tiến hành mạnh ở 4300C Trong nguyên liệu còn có những tạp chất : Fe2O3 ,SiO2, CaO , Al2O3 ...các tạp chất này sẽ phản ứng để tạo ra các khoáng tạp ngoài periclaz : + Fe2O3 +CaO Bắt đầu ở 6700C , kết thúc ở 900 - 10000C → CaO.Fe2O3 Nếu dư CaO thì ở 900-10000C tiếp tục phản ứng tạo ra 2CaO.Fe2O3 . + Fe2O3 + MgO : Trong môi trường oxy hoá bắt đẩu chậm ở 6000C , mạnh ở 1200-14000C cho manhêdi ferit MgO .Fe2O3 . Trong môi trường khử ở 800-10000C tạo dung dịch rắn MF ( cả Fe3+ và Fe2+ ). Trên 15000C oxyt sắt tự do không còn tồn tại nữa .
+ SiO2 + CaO : Bắt đầu ở 550-6500C , nhanh ở 1000-12000C đồng thời tạo ra C2S và C3S , nhiệt độ cao hơn 12000C chủ yếu tạo ra C3S . + SiO2 + MgO : Bắt đầu ở 9000C tạo forsterit M2S , kết thúc ở 14500C + M2S + C2S ở nhiệt độ 900-9500C tạo monticelit CaO . MgO . SiO2 + Tạo CaO tự do . 2/ Ảnh hưởng của thành phần khoáng Thành phần khoáng chính là Periclaz MgO, có độ chịu lửa rất cao ( 28000C ). Có thể bị hydrat hoá theo phản ứng : MgO + H2O → Mg(OH)2 . Phản ứng này xảy ra khi ủ, sấy hoặc trộn với nước đồng thời làm tăng thể tích lên hai lần. Vì vậy cần phải ủ phối liệu để tránh nứt nẻ sản phẩm sau này. Quá trình đẩu hydrat hoá, Mg(OH)2 có tính chất keo nên đóng khuôn tốt. Nếu để lâu, Mg(OH)2 có thể kết tinh thành tinh thể brucit ( MgO . H2O )khó tạo hình. Khả năng hydrat hoá của MgO phụ thuộc nhiệt độ nung, độ mịn và nhiêt độ hydrat hoá : - Nếu nung ở nhiệt độ thấp ~11000C, periclaz rất hoạt động và sản phẩm lúc đó gọi là manhêdi badic . Chúng có khả năng đóng rắn như xi măng với dung dịch MgCl2 ,CaCl2 , MgSO4 ... được sử dụng làm gạch không nung và bêtông chịu lửa . - Nếu nung ở nhiệt độ cao ~ 1500-16000C periclaz kết tinh tốt hơn và ta được manhêdi kết khối , cũng đóng rắn với các dung dịch trên nhưng ở nhiệt độ 600C. CaO tự do : Rất dễ bị hydrat hoá tạo thành Ca(OH)2 gây nứt nẻ và phá huỷ sản phẩm MF ( manhêdi ferit MgO.Fe2O3 và manhêdi vustit MgO . FeO ) : sẽ tạo thành dung dịch rắn với MgO có tác dụng tốt cho quá trình tái kết tinh periclaz làm tăng quá trình kết khối . C2F ( dicanxi ferit ) : Có tác dụng kết khối tốt nhất nhưng làm giảm nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng và độ chịu lưả của vật liệu . Cần phải hạn chế . C4AF tương tự C2 F . CMS : Làm tăng quá trình kết khối nhưng là khoáng dễ cháy ( Nhiệt độ nóng chảy 14600C )làm giảm nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng và tăng độ co khi nung . Khoáng có hại .
M2S ( forterit ) : làm tăng nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng ( do nhiệt độ nóng chảy cao ) nhưng để có liên kết forsterit thì vật liệu phải nung ở nhiệt độ cao > 16000C . C3S và C2S : Đều có ảnh hưởng không tốt đến quá trình kết khối . C3S khi làm nguội đến 1150-12500C sẽ bị phân huỷ C3S → C2S + CaO tự do . CaO tự do có ảnh hưởng không tốt như đã nêu ở trên . Còn C2S không ổn định do khi làm nguội sẽ có sự biến đổi thù hình từ C2S → γC2S kèm theo hiện tượng tăng thể tích 10% gây tả sản phẩm . III/ Kỹ thuật sản xuất Gồm hai giai đoạn : Sản xuất manhêdi kết khối và sản xuất sản phẩm manhêdi . 1/ Sản xuất manhêdi kết khố i : - Đập nhỏ quặng manhêdit rổi nung ở 15500C- 16000C để loại trử hết CO2 ra khỏi quặng hoặc loại trừ H2O ra khỏi hydrôxyt nếu sản xuất từ nước biển . Trong quá trình nung sản phẩm sẽ kết khối kèm theo có 20 - 25% đồng thời kích thước MgO tăng lên , trọng lượng riêng cũng tăng lên . Mặt khác hoạt tính của nó đối với tác dụng hoá học giảm . Có thể nung trong lò đứng hoặc lò quay . - - Manhêdi kết khối để sản xuất gạch chịu lửa manhêdi phải nung ở nhiệt độ cao hơn một ít so với nhiệt độ nung sản phẩm để tránh tăng độ co sản phẩm . - Manhêdi kết khối đem nghiền nhỏ được bột luyện kim , dùng để hàn , vá , đắp nền tường lò điện nấu thép . 2/ Sản xuất sản phẩm manhêdi : a/ Nguyên liệu : - Dung manhêdi kết khối tốt : MgO ≥ 90-92% ; CaO ≤ 2,5 %; SiO2 ≤ 4% ; MKN ≤ 0,6% . - Để sản xuất sản phẩm đặc biệt , dùng thêm mảnh vỡ , phế phẩm vì chúng đã ổn định về thành phần pha , CaO tự do không còn , tạp chất phân phối đồng đề u .
- Muốn sản xuất sản phẩm mật độ cao , cho vào phối liệu 1,1 ± 0,3% phụ gia TiO2 . - Để sản xuất manhêdi bền nhiệt với chất liên kết là spinen MgO . Al2O3 cho vào phối liệu 8-12%Al2O3 kỹ thuật , 5% bụi lọc điện (từ lò quay sản xuất manhedi kết khối ) - Để tăng độ kết khối sản phẩm bền nhiệt có thể thêm vào 5% Cromit. SƠ ĐỒ SẢN XUẤT GẠCH MANHÊDI Mannhêdi kết khối Đập Sàng hạt 0,5-2mm Bun ke
Tạo hình Sấ y Nung
b/ Chuẩn bị nguyên liệu * Thành phần hạt tốt nhất: Hạt 2-0,8mm 45-55% Hạt 0,8-0,088mm 5-15% Hạt 800kG/cm2. Nếu tăng áp lực nén, mật độ, cường độ, độ bền nhiệt, nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng đều tăng. Nhiệt độ nung có thể giảm xuống vài chục độ. Áp lực nén có thể tăng đến1200 hoặc đôi khi đến 2000kG/cm2. d/ Sấy sản phẩm * Sau khi ép, viên mộc có cường độ không cao lắm:15-20kG/cm2, chuyển vào lò phải cẩn thận, phải xếp nghiêng và thưa để tăng bề mặt sấy và thông gió tốt. * Quá trình sấy khá phức tạp do quá trình hyđrat hoá MgO vẫn tiếp tục tiến hành. Để tránh nứt sản phẩm do quá trình hyđrat hoá làm tăng thể tích, khi sấy phải làm sao để cường độ hyđrat hoá thấp nhất, nơi ẩm tháot ra nhanh nhất, nhiệt độ sấy thấp, tốt nhất là dung khí nóng hồi lưu. Nhiệt độ vào 55-750C, nhiệt độ ra 35-500C. * Thường dùng lò sấy phòng, lò sấy tuynen, lò sấy xích. Độ ẩm sau khi sấy 0,1- 0,2%, cường độ viên mộc ≥ 70kG/cm2. e/ Nung sản phẩm
* Sản phẩm manhêdi khi nung hầu như không có sự biến đổi đa hình nào cả nên không có các giai đoạn co giãn đặc biệt. * Ở nhiệt độ thấp< 10000C các hyđroxyt, keo SSB bị phân huỷ làm cường độ cơ học của viên mộc giảm 23000C; người ta giảm khi tăng nhiệt độ. - Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng không cao lắm: 1500-15500C, phụ thuộc - vào loại khoáng liên kết. Nếu là monticelit (CMS) thì nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng thấp hơn so với khoáng liên kết forsterit (M2S) (~ 16000C). Nếu SiO2
Để tăng độ bền nhiệt cho vào Al2O3 và Cr2O3 tạo chất liên kết Spinen. 2/Lĩnh vực sử dụng: Chủ yếu dùng trong lò điện, lò nấu thép, các lò luyện kim màu. Loại Mannhêdi bền nhiệt dùng lót zôn nung lò quay ximăng và vòm lò mactanh (thay gạch Crôm manhêdi). Chú ý: Ở nhiệt độ cao gạch manhêdi không được đặt tiếp xúc với gạch samốt được vì nó sẽ tạo thành hợp chất cordierit (2MgO2Al2O35SiO2) dễ chảy (t0nc=14250C)