способ получения периклазоизвестковожелезистого клинкера

Формула изобретения

Способ получения периклазоизвестковожелезистого клинкера, включающий измельчение и смешивание сырьевых компонентов: магнийсодержащей, кальцийсодержащей и железосодержащей добавок, брикетирование шихты, обжиг брикетов во вращающейся печи с получением клинкера с кажущейся плотностью не менее 3,15 г/см³, дробление и классификацию, отличающийся тем, что исходные сырьевые компоненты берут в следующем соотношении, мас.ч. %:

магнийсодержащее сырье (в пересчете на MgO) - 62-89,

кальцийсодержащее сырье (в пересчете на CaO) - 8-30,

железосодержащая добавка (в пересчете на Fe₂O₃) - 2,5-7,0,

измельчение и смешивание компонентов путем совместного помола до удельной поверхности 0,2 -0,5 м²/г, брикетирование с удельным давлением прессования, обеспечивающим кажущуюся плотность брикета не менее 2,15 г/см³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству огнеупоров, а именно неформованных масс основного состава, используемых для изготовления и ремонта подин и откосов мартеновских и дуговых сталеплавильных печей.

Известен способ получения периклазоизвестковожелезистого клинкера, включающий мокрый помол и перемешивание сырья, приготовление шлама, содержащего оксиды магния, кальция, железа, и обжиг во вращающейся печи при температуре 1360-1450°С [Патент РФ №2141535, С 21 С 5/36, оп. 20.11.99 г.).

Недостатком данного способа получения периклазоизвестковожелезистого клинкера является то, что он имеет низкую плотность и прочность зерен, в связи с чем не обеспечивается нужный фракционный состав для последующего изготовления масс.

Известен способ получения периклазоизвестковожелезистого клинкера фракции менее 8 мм, включающего оксиды: MgO, CaO, SiO ₂ Al₂O₃ и Fe₂O₃ . Соотношение данных оксидов в клинкере таково, что позволяет получать плотно спеченные порошки и использовать в футеровке подин мартеновских печей. Способ получения сырьевой смеси заключается в измельчении сырьевых компонентов и обжиге их во вращающейся печи при температуре 1650°С [А.С. СССР №927782, С 04 В 35/04, оп. 1980 г.].

Недостатком известного состава и способа является негомогенность состава, а также высокое содержание кремнезема, являющегося одним из вредных примесных оксидов, который образует большое количество силикатных легкоплавких соединений. Все это приводит к низкой стойкости подин печей.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа получения периклазоизвестковожелезистого клинкера является способ, включающий измельчение и смешивание магнийсодержащего, кальцийсодержащего и железосодержащего компонентов, брикетирование шихты, обжиг брикетов во вращающейся печи с получением клинкера с кажущейся плотностью не менее 3,15 г/см³ , дробление и классификацию [US 2447412, опубл. 17.08.48].

Недостатком известного способа является недостаточная прочность полученного огнеупора из-за плохой спекаемости гидроксида магния и недостаточного количества кальцийсодержащего и железосодержащего компонентов, образующих керамическую связку, а также из-за гетерогенности структуры исходной массы и брикета, что, в конечном счете, ведет к снижению стойкости огнеупора.

Задачей создания изобретения является повышение стойкости подин и откосов сталеплавильных печей за счет создания в используемом в футеровке материале в основном высокоогнеупорных фаз.

В процессе производства периклазоизвестковожелезистого клинкера в его составе специально синтезируется легкоплавкая фаза духкальциевого феррита. На этапе создания плотной футеровки печи (первая плавка) она выполняет роль спекающего агента, в последующем за счет восстановительных свойств металлической ванны происходит восстановление двухкальциевого феррита до оксидов кальция и оксидов железа, последние, взаимодействуя с оксидом магния, образуют огнеупорные соединения - вюститы и ферриты магния.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности футеровки, изготовленной способом трамбования массы, снижение открытой пористости, повышение температуры начала деформации под нагрузкой за счет монолитности ее состава, хорошо спекающегося в условиях металлургических агрегатов, обеспеченного химическим и фазовым составом клинкера и рациональным зерновым составом масс.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения периклазоизвестковожелезистого клинкера, включающем измельчение и смешивание сырьевых компонентов: магнийсодержащего, кальцийсодержащего и железосодержащей добавке, брикетирование шихты, обжиг брикетов во вращающейся печи с получением клинкера с кажущейся плотностью не менее 3,15 г/см³ , дробление и классификацию, исходные сырьевые компоненты берут в следующих соотношениях мас. доля,%:

- магнийсодержащее сырье (в пересчете на MgO)- 62-89

- кальцийсодержащее сырье (в пересчете на CaO) - 8-30

- железосодержащая добавка (в пересчете на Fe₂O₃) - 2,5-7,0,

измельчают и смешивают компоненты путем совместного помола до удельной поверхности 0,2-0,5 м²/грамм, брикетирование с удельным давлением прессования, обеспечивающим кажущуюся плотность брикета не менее 2,15 г/см³, классификацию проводят на классы: 8-5 мм, 5-3 мм, 3-1 мм и 1-0 мм.

В качестве магнийсодержащего сырья используется природный и/или кальцинированный магнезит, в качестве кальцийсодержащего сырьевого компонента используется доломит и/или кальцит, в качестве железосодержащей добавки - прокатная железная окалина или продукт агломерации железной руды.

В качестве примера, подтверждающего возможность осуществления предложенного способа, рассмотрим приготовление периклазоизвестковожелезистого клинкера.

В качестве исходного сырья для производства периклазоизвестковожелезистого клинкера использовались следующие материалы:

- природный магнезит,

- кальцинированный магнезит,

- доломит,

- кальцит,

- железная окалина.

Химический состав этих материалов приведен в таблице 1. Состав шихт для получения клинкера представлены в таблице 2.

Крупнозернистое исходное сырье измельчали до фракции менее 1 мм, в соответствии с составом шихты загружали в мельницу, измельчали до удельной поверхности 0,2-0,5 м ²/г. Продукт помола брикетировали до плотности брикета не менее 2,0 г/см³. Брикет обжигали в печи до кажущейся плотности не менее 3,15 г/см³. Охлажденный клинкер измельчали и классифицировали на фракции 8-5 мм, 5-3 мм, 3-1 мм и 1-0 мм. Для приготовления тонкомолотой составляющей массы использовали часть клинкера фракции менее 1 мм и периклазовый порошок той же фракции. Химический состав и свойства клинкера приведены в таблице 3, химический состав тонкомолотого периклаза в таблице 4

Массы готовили в соответствии с предложенной рецептурой в смесительных бегунах с добавлением связующего или без него. Последовательность подачи компонентов шихты в смеситель и цикл перемешивания традиционный. Составы масс приведены в таблице 5 и свойства изготовленных на их основе огнеупоров в таблице 6.

Таблица 6 Свойства огнеупоров
Наименование показателя	Номера примеров
	1	2	3	4	5 прототип
Плотность утрамбованной массы, г/см3	2,78	2,72	2,75	2,77	2,40
Предел прочности при сжатии после обжига на 1600°С, кН/мм2	41,6	43,1	45,0	51,7	26,0
Кажущая плотность, г/см3	3,15	3,21	3,23	3,25	2,92
Пористость открытая,%	20,4	22,5	21,8	18,6	25,2
Дополнительная усадка,%	0,3	0,2	0,2	0,2	0,6
Температура начала деформации, °С	1690	>1710	1700	1700	1580
Термостойкость (1300°С-вода), теплосмены	3	3	3	3-4	2