Огнеупорные факты

537
0

Камень против огня: десять тезисов о магнезите.

1. Огнеупорными называются материалы и изделия способные сохранять физические и химические свойства при высоких температурах, выше 1580 °С. Огнеупорные материалы применяются в цементной, стекольной, сахарной, машиностроительной, химической промышленности и, конечно, в металлургии.

При взаимодействии с расплавами металлов и основных шлаков самыми устойчивыми оказываются магнезиальные огнеупоры. Поэтому главным огнеупорным материалом является оксид магния, периклаз, который производится из природного минерала магнезита.

2. Основные запасы магнезита в России сосредоточены на Урале и в Восточной Сибири. Добывают его как открытым способом, в карьерах, так и закрытым, в шахтах, как, например, на крупнейшем Саткинском месторождении в Челябинской области. Сырой магнезит — это минерал, основным компонентом которого является карбонат магния.

3. Минерал дробится до частиц размерами не крупнее грецкого ореха (фракция 40−0) и подается в жидкую суспензию для отделения включений. Фрагменты магнезита, имея более высокую плотность, чем сопутствующие минералы — такие как доломит или диабаз, — оседают на дно ванны, позволяя собирать магнезитовый концентрат.

4. Ключевой компонент магнезита — карбонат магния — превращается в периклаз — оксид магния — в процессе декарбонизации и спекания во вращающихся печах при температуре 1650 °С. Более качественный (с высокой плотностью и размерами кристаллов) и более чистый (выше 95% MgO) плавленый периклаз получают с помощью электродуговой плавки на блок при температуре 2800 °С.

5. Имеется и третий способ получить качественный периклаз. Это двухстадийный процесс кальцинации (декарбонизации) в многоподовой печи при температуре 900 °С, во время которого кальций вытесняет из силиката магний, оставляя почти чистый MgO.

Затем его мелют до наночастиц, прессуют в брикеты и спекают в шахтной печи при температуре 1850 °С.

6. Готовый качественный периклаз может использоваться для приготовления самых разных огнеупорных материалов — не формованных (порошки, смеси, массы) и формованных изделий, необходимых для внутренней облицовки (футеровки) сталеплавильных конвертерных или электропечей. Сама по себе конструкция печей не способна выдержать огромные температуры, необходимые для выплавки металла.

7. Сталь производится за счет окисления углерода и примесей (фосфора, серы) в чугуне. Это происходит в печах, причем разные печи работают на разных принципах и требуют разных огнеупорных материалов. Более того, каждая печь неповторима: ни в одной из них износ футеровки не происходит равномерно. Поэтому при проектировании огнеупорной облицовки тепловых агрегатов учитываются зоны, подверженные самому интенсивному износу.

8. Чтобы поддерживать футеровку в рабочем состоянии, за ней регулярно ухаживают. В частности, поверхность огнеупорного покрытия обрабатывается торкрет-массами, флюсами. Они выполняют в печи ту же роль, что и слизистая в нашем желудке, сохраняя основное покрытие от быстрого износа — химического, механического и температурного.

9. Однако даже самая качественная огнеупорная футеровка со временем все равно потребует замены. Она подвергается механическому износу при подаче и обработке материалов, и химическому — при постепенном переходе щелочного оксида MgO из огнеупора в шлак, содержащий кислый оксид железа. Полная замена футеровки основного первичного сталеплавильного конвертора требует в среднем 400 — 450 т огнеупорного материала.

10. Одно из неожиданных применений оксида магния — животноводство. Хотя в России такая практика пока не получила распространение, использование магнийсодержащих добавок в кормах одобрено в Евросоюзе. Они призваны восполнить постоянную потерю минерала, связанную с выработкой молока: на каждые 10 л удоя корова теряет 1,4 магния.