CC BY
7
УДК 621.432.3
Багаутдинов И.З. инженер научно-исслед. лаборатории «ФХПЭ» Казанский государственный энергетический университет
Россия, г. Казань МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА
Аннотация: В статье рассматривается минералогический состав и свойства периклазов.
Ключевые слова: минералогический состав, монтичеллит, форстерит, магнезиоферрит, огнеупоры, периклаз
Bagaytdinov I.Z., engineer laboratory "FHPE" Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan
MINERALOGICAL COMPOSITION AND PROPERTIES
Annotation: The article deals with the mineralogical composition and the properties of periclase.
Keywords: mineralogical composition, monticellite, forsterite, magnesioferrite, refractories, periclase
Периклазовыми (магнезитовыми) называют огнеупоры, содержащие не менее 85 % оксида магния.
Огнеупорной основой периклазовых материалов служит периклаз MgO. Главные примеси (CaO, SiO2, Fe2O3), содержащиеся в сырье, связаны в монтичеллит, форстерит и магнезиоферрит, из которых первые два образуют твердый раствор и являются по отношению к периклазу связующим минералом.
Последний распылен во всей массе кристаллов периклаза, образует с ним при высоких температурах твердый раствор и влияет на природу периклазовых изделий, поскольку изменяет состав и свойства основной фазы - кристаллов периклаза. В соотношении CaO/Si02 присутствует свободная известь.
Периклазовые огнеупорные материалы делят на штучные изделия и порошки. Главный вид штучных - это простые изделия, используемые для кладки разных печей, футеровка которых контактирует с расплавами металлов и основных шлаков.
Периклазовые порошки служат материалом для устройства подин металлургических печей и торкретирования, а также сырьем для производства периклазсодержащих изделий.
Сырьем для производства периклазовых огнеупоров служит горная порода магнезит.
Магнезит (горная порода) состоит исключительно из кристаллического минерала - магнезита MgCO3. Чистый минерал магнезит содержит 47,6 % MgO и 52,4 % СО2, распространен чаще в виде крупнозернистых агрегатов. Магнезит образует непрерывный ряд твердых растворов с сидеритом
МgFe(СО3)2. При содержании в магнезите > 30 % сидерита минерал называют брейнеритом. С кальцитом СаСОЗ магнезит образует двойное соединение - доломит СаСОЗ •MgCO3.
В производстве магнезиальных огнеупоров при выборе спекающих добавок предпочтение отдают материалам, которые с периклазом не увеличивают количество расплава в обжиге.
Для твердофазного спекания рекомендуют использовать добавки, ускоряющие и понижающие температуру спекания. Механизм действия таких добавок заключается в образовании дефектных твердых растворов со спекаемым материалом, вследствие чего происходит «разрыхление» кристаллической решетки с увеличением поверхностной энергии.
Свойства периклазовых изделий еще больше зависят от количества силикатной связки, которая в свою очередь определяется содержанием диоксида кремния. Приводимые ниже диаграммы состояния MgO с другими оксидами позволяют в первом приближении решать вопросы о минералогическом составе периклазовых изделий.
В окислительной атмосфере MgO и Fe2O3 образуют магнезиоферрит MgO- Fe2O3 (рис.1). Периклаз и магнезиоферрит при высоких температурах взаимно растворимы. С понижением температуры растворимость уменьшается (рис.1).
Добавка оксида железа к оксиду магния в этом случае ускоряет спекание и рекристаллизацию периклаза. Из диаграммы (1) становится понятным, почему оксид магния оказывается столь стойким к действию на него оксидов железа.
В системе MgO - Al203 - SiО2 наиболее легкоплавкая эвтектика, содержащая 20,3 % MgO; 18,3 % Al203; 61,4% SiО2, плавится при 1355 °С. Поэтому периклазовые изделия при высоких температурах не могут работать в контакте с алюмосиликатными, в том числе и шамотными изделиями.
Рис. 1. В системе Mg0-Са0-Si02 наиболее легкоплавкая эвтектика состава 8,0 % MgO; 61,4 % SiO2; 30,6 % СаО плавится при 1320 °С. В этой системе имеется четыре тройных соединения: диопсид CaO-MgO-2 SiO2, монтичеллит CaO-MgO-SiO2, мервинит 3CaO-MgO-2 SiO2 и окерманит 2CaO-MgO-SiO2 . Диаграмма состояния системы MgO - Fe2O3
Эти соединения неогнеупорны, чем объясняется резко отрицательное влияние на качество периклазовых изделий одновременного присутствия оксидов кальция и кремнезема.
Периклазовые изделия изготовляют, как правило, из сравнительно тонкозернистых масс, а вязкость образующихся при обжиге расплавов значительно меньше, чем в шамотных или динасовых огнеупорах. Можно допустить, что при обжиге химические реакции протекают до конца, и достигается полное фазовое равновесие.
Термостойкость периклазовых изделий повышается при введении в шихту технического глинозема (5-8%).
При взаимодействии глинозема с периклазом образуется шпинель Mg0-Al203. Такие изделия называют периклазовыми на шпинельной связке. С глиноземом и периклазом благородная шпинель образует твердые растворы широкого состава. Шпинель, как и периклаз, имеет высокую температуру плавления (2105 °С)
Использованные источники:
1. Мисбахов Р.Ш., Мизонов В.Е. Моделирование кинетики застывания жидкой капли при охлаждении. // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ. - 2016.- №6 (76). - С. 72-74.
2. Москаленко Н.И., Мисбахов Р.Ш., Ермаков А.М., Гуреев В.М. Моделирование процессов теплообмена и гидродинамики в кожухотрубном теплообменном аппарате. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2014. - № 11-12. - С. 75-80.
3. Misbakhov R.Sh., Moskalenko N.I., Gureev V.M., Ermakov A.M. Heat transfer intensifies efficiency research by numerical methods. // Life Science Journal. - 2015. - Т. 12. № 1S. - С. 9-14.
4. Misbakhov R.Sh., Moskalenko N.I., Gureev V.M., Ermakov A.M. Heat transfer intensifies efficiency research by numericak methods. // Life Science Journal. 2015. Т. 12. № 1S. С. 9-14.
5. Гибадуллин Р.Р., Цветков А.Н., Мисбахов Р.Ш., Денисова Н.В. Разработка испытательного стенда для электрических машин возвратно-поступательного действия, работающих в тяжелых условиях. // В сборнике: ЭНЕРГЕТИКА И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Сборник материалов I всероссийской научно-практической конференции. 2014. С. 37.
6. Мисбахов Р.Ш., Москаленко Н.И., Ермаков А.М., Гуреев В.М. Интенсификация теплообмена в теплообменном аппарате с помощью луночных интенсификаторов. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2014. № 9-10. С. 31-37.
7. Логачёва А.Г., Вафин Ш.И., Мисбахов Р.Ш., Гуреев В.М. Влияние количества фаз статора на нагрев электродвигателя. // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2014. № 3. С. 28-32.
8. Сафин А.Р., Мисбахов Р.Ш., Гуреев В.М. Обоснование рациональной схемы управления тяговым электроприводом трамвая на основе разработки имитационной модели. // Электроника и электрооборудование транспорта. 2014. № 3. С. 19-22.
9. Гуреев В.М., Мисбахов Р.Ш., Гумеров И.Ф. Улучшение экологических и экономических характеристик газопоршневого двигателя камаз 820.20.200 в составе электросиловой установки АП100С-Т400-1Р. // Энергетика Татарстана. 2009. № 2. С. 26-30.
