кальцинированный оксид магния

Формула изобретения

1. Кальцинированный оксид магния, содержащий активный оксид магния, оксид магния в виде периклаза, магнезит, доломитизированный магнезит силикаты, отличающийся тем, что он получен кальцинационным обжигом магнезита и имеет следующее содержание компонентов, мас.%:

Активный оксид магния - Основа

Оксид магния в виде периклаза - Не более 10,0

Магнезит - Не более 12,0

Доломитизированный магнезит - Не более 6,0

Силикаты - Не более 2,0

при следующем зерновом составе, мас.%:

Зерен с размерами более 4 мм - Не более 5,0

Зерен с размерами менее 0,5 мм - Не более 70,0

Зерен с размерами 0,5 - 4 мм - Остальное

2. Кальцинированный оксид магния по п.1, отличающийся тем, что он имеет открытую пористость более 35%, удельную поверхность 30 - 60 м²/г, дефектность кристаллической решетки 1,1 - 1,7.

3. Кальцинированный оксид магния по п.1, отличающийся тем, что он содержит микропримеси химических элементов, мас.%:

не более : Cr - 0,015; As - 0,005; Cd - 0,0005; Hq - 0,0005; Pb - 0,01; Sr - 0,0001.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к составу каустического магнезита, который может быть использован в огнеупорной промышленности, в промышленности строительных материалов, в целлюлозно-бумажной, химической отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и теплоэнергетике.

Известен кальцинированный магнезит, содержащий кроме основного вещества, 3-7% сульфата магния, 2-5% сульфата натрия, 1-4% сульфата калия и 1-3% фторида магния (А.с. СССР N 1320189, C 04 B 35/04, 87 г.).

Однако, в связи с высоким содержанием легкоплавких компонентов, он непригоден для получения на его основе качественного периклазового порошка.

Использование его в сельском хозяйстве в качестве мелиоранта-раскислителя почв нецелесообразно, так как это повлечет за собой засоление почв из-за высокого содержания сульфатов. По этой же причине он малоэффективен в теплоэнергетике в качестве поглотителя сернистого ангидрида из дымовых газов.

Ближайшим к заявленному техническому решению является кальцинированный магнезит, имеющий следующий состав, мас.%:

Активный оксид магния - 45 - 56

Высокообожженный оксид магния (периклаз) - 11 - 20

Магнезит - 14 - 32

Доломит - 0,5 - 2,0

Силикаты - 2 - 3

Причем, известный каустический (кальцинированный) магнезит на 73-99% состоит из зерен менее 63 мкм, имея высокую дисперсность состава, он не отличается высокой способностью к спеканию и требует дополнительной механохимической или химической активации /К.К. Стрелов - Огнеупоры, 1981, N 1, стр. 16-17, табл. 1/.

К недостаткам известного технического решения можно отнести слеживаемость материала, агрегацию его за счет высокой гигроскопичности, низкую химическую активность, вредное воздействие на организм людей и опасность загрязнения почв из-за высокого содержания токсичных и вредных веществ.

Технической задачей, решаемой изобретением, является увеличение комплексного показателя активности кальцинированного оксида магния, а именно уменьшения лимонного числа, повышение поглотительной способности, увеличение химической и экспериментальной активности к спеканию, а также предотвращение слеживаемости продукта, снижение вредного воздействия на организм человека и опасности загрязнения почвы, увеличение размера кристаллов получаемого из него периклаза, повышение его плотности и снижение пористости.

Достигаемый изобретением технический результат обеспечивается тем, что кальцинированный оксид магния, содержащий активный оксид магния, оксид магния в виде периклаза, магнезит, доломитизированный магнезит и силикаты, представляет собой прокаленный при температурах кальцинации природный магнезит при следующем содержании компонентов кальцинированного оксида магния, мас.%:

Активный оксид магния - Основа

Оксид магния в виде периклаза - Не более 10

Магнезит - Не более 12

Доломитизированный магнезит - Не более 6,0

Силикаты - Не более 2,0

при следующем зерновом составе, мас.%:

Зерен с размерами более 4 мм - Не более 5,0

Зерен с размерами менее 0,5 мм - Не более 70

Зерен с размерами 0,5-4 мм - Остальное

причем кальцинированный оксид магния имеет открытую пористость более 35%, удельную поверхность 30-60 м²/г, дефектность кристаллической решетки 1,1-17 при следующем содержании микропримесей химических элементов, мас.% (не более): Cr - 0,015, As - 0,005, Cd - 0,0005, Hg - 0,0003, Pb - 0,01, Sr - 0,0001.

Кальцинированный оксид магния по изобретению получают в виде зернистого продукта путем тепловой обработки природного магнезита, обеспечивающей декарбонизацию MgCO₃ и получение дефектной, а следовательно активной MgO, причем зерновой состав кальцинированного оксида магния полностью наследует количество и размеры MgCO₃. Активность оксида магния к спеканию характеризуется высокой удельной поверхностью и дефектностью кристаллической решетки. При последующем обжиге данного материала при температуре 1650-1750^oC получается периклазовый клинкер с низким показателем открытой пористости, высокой кажущейся плотностью и с размерами кристаллов периклаза выше 60 мкм.

Положительным моментом предлагаемого материала является его зернистость, которая в процессе электроплавки при получении как периклаза, так и синтеза на его основе шпинелей обеспечивает газопроницаемый колошник и высокую плотность готовых плавленых материалов в сравнении с использованием каустического магнезита.

Одним из комплексных показателей физико-химических особенностей MgO, в том числе - способность к гидратации, является химическая активность порошка, характеризуемая так называемым "Лимонным числом". Это важнейший критерий для оценки пригодности оксида магния, используемого при изготовлении термостойкого покрытия на поверхности электротехнической стали.

"Лимонное число" - это время в секундах, необходимое для нейтрализации стандартизованных количеств лимонной кислоты в водной среде, содержащей оксид магния.

Предлагаемый материал вследствие наличия в нем более 70% активной MgO, имеющей высокие значения удельной поверхности и дефектности кристаллической решетки характеризуется высокой способностью порошка оксида магния к гидратации и, следовательно, небольшим "лимонным числом".

Увеличение химической активности предлагаемого продукта достигается высокой открытой пористостью, удельной поверхностью и дефектностью кристаллической решетки, эти же свойства материала обусловливают его высокую поглотительную и каталитическую способности.

Зернистость порошка препятствует его слеживаемости и способствует сыпучести, что облегчает хранение, погрузо-разгрузочные работы, транспортировку, дозировку, предотвращает пыление, но в то же время высокая гидратационная и химическая активность обусловливает его быстрое усвоение почвой. Указанные факторы имеют важное значение при использовании продукта в сельском хозяйстве в качестве мелиоранта и удобрения почв, а также в животноводстве для подкормки скота.

Снижение вредного воздействия на организм людей и опасности загрязнения почв достигается уменьшением содержания в продукте массовой доли канцерогенных и токсичных веществ, а также отсутствием в его составе тонкодисперсных частиц. Количество вредных примесей обеспечивается использованием качественного исходного сырья и технологией его переработки.

Примеры.

Кальцинированный оксид магния получали кальцинационным обжигом природного крупнокристаллического сырого магнезита. Состав и структурные особенности продукта по изобретению сведены в таблицы 1 и 2 в сравнении с известным составом (прототипом). Достигаемые технические результаты при использовании объекта изобретения - кальцинированного оксида магния сведены в таблицу 3.

Поглотительная способность была определена для поглощения SO₂ - содержащих газов, образующихся при сжигании угля на ТЭЦ путем одноразового пропускания через лабораторную адсорбционную колонку с кальцинированным оксидом магния. Было установлено, что заявляемый продукт поглощает SO₂ практически полностью.

Собственно химическую активность определяли путем оценки гидратируемости материала. Для определения экспериментальной активности к спеканию образцы-цилиндры из патентуемого материала обжигали до спекания при 1500^oC с изотермической выдержкой в течение 2 часов, определяли стандартным методом их кажущуюся плотность, вычисления вели по формуле:



где P⁰_каж - показатель плотности до спекания;

P"_каж - показатель плотности после спекания.

Канцерогенность, аллергические и токсические показатели определяли исходя из анализа элементов на спектрометре серии 7000/CP ATI Unicam, учета тех из них, которые обладают канцерогенными или аллергическими и токсическими свойствами, и соотнесения ПДК этих элементов в почве и пище животных с концентрацией их, внесенных с кальцинированным оксидом магния (исходя из норм его добавления в почву и пищу животных). Кроме того, указанные концентрации соотнесены с аналогичными требованиями зарубежных фирм.

Как следует из таблицы 3, заявляемое изобретение превышает известный состав по свойствам, характеризующим показатели активности материала, его поглотительной способности, спекаемости, неслеживаемости, и снижению вредных факторов.