СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРСТЕРИТОВОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ДУНИТОВ
METHOD OF OBTAINING FORSTERITE MATERIAL BASED ON DUNITES

Изобретение относится к производству огнеупоров, конкретно - к получению гранулированного форстеритового материала на основе дунита и может использоваться в промышленности огнеупорных материалов и в металлургии.
2
3
2
3
2
3
Известен способ получения форстеритовых материалов из дунитов ([1] Технология огнеупоров / Мамыкин П.С., Стрелов К.К. Изд-во «Металлургия», 1970, с.488), в котором породу дунита предварительно обжигают при 1450°С для устранения последующего разрыхления изделий при обжиге, связанного с наличием в породах карбонатов и гидратированной воды. В данном способе для связывания кремнекислоты шихты в форстерит используют добавку окиси магния в разных количествах в зависимости от ее количества в исходном дуните, поскольку содержание окиси кремния в дуните превышает стехиометрическое содержание его в форстерите. К недостаткам данного способа следует отнести наличие вредных примесей CrO, NiO, FeO, FeO, CaO, AlO, влияющих на огнеупорность изделий, полученных на основе такого сырья.
Известен способ получения форстеритового материала из дунитовой шихты, включающий введение в дунитовую шихту углерода, плавление шихты в восстановительной атмосфере с выделением металлической части расплава и последующим охлаждением ([2] GB 590774, кл. С04В 35/04, опубл. 28.11.1944, 3с.). Данный способ выбран в качестве прототипа по совокупности существенных признаков.
2
2
3
2
3
2
3
2
5
3
2
2
2
3
2
3
2
5
3
2
Поставленная задача решается тем, что в способе получения форстеритового материала, заключающемся в том, что в шихте на основе дунита Нижнетагильского месторождения следующего состава, мас.%: MgO 48,55; SiO 42,1; AlO 0,26; FeO 7,05; FeO 1,16; CaO 0,1; CrO 0,45; NiO 0,17; PO 0,05; SO 0,09; TiO 0,02 доводят содержание углерода до 10% сверх 100% и плавят в восстановительной среде при температуре 1750°С в течение 1,5 часов до разделения расплава на металлическую и силикатную части. Металлическая часть расплава на основе железа состава, мас.%: Fe - 65,69; Si - 28,5; Ni - 1,05; Cr - 4,14; Ti - 0,06; S - 0,01; P - 0,05; Al - 0,18; Mg - 0,32; Ca - 0,06, содержащая кремний, никель, хром, а также частично алюминий и кальций, отделяется и сливается в изложницы. Силикатная часть расплава с составом, мас.%: MgO - 56,5; SiO - 42,5; AlO - 0,51; FeO- 0,1; CaO - 0,21; PO- 0,06; SO - 0,08; TiO - 0,04, соответствующим составу форстерита, охлаждается в режиме термоудара: либо отливом в воду с получением гранулята со структурой форстерита; либо раздувом сжатым воздухом, с получением полых сфер со структурой форстерита.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что процесс восстановительного плавления проводят с добавкой углерода в количестве 10% сверх 100% при температуре 1750°С до образования карбидов: кремния, а также кальция и алюминия, о чем свидетельствует появление черного дыма из-под крышки печи (через 1,5 часа плавления). Образовавшиеся карбиды участвуют в транспортных реакциях глубокого довосстановления железа, никеля, хрома. Кремнезем в количестве, превышающем стехиометрическое содержание его в форстерите, восстанавливается до металла и переходит в металлическую фазу на основе железа, что также обуславливается временем и температурой плавления. Кроме образования карбидов, окислы кальция и алюминия восстанавливаются частично до металлов и переходят в металлическую фазу, образуя сплав на основе железа, состава, мас.%: Fe - 65,69; Si - 28,5; Ni - 1,05; Cr - 4,14; Ti - 0,06; S - 0,01; P - 0,05; Al - 0,12; Mg - 0,32; Ca - 0,06, сливаемый в изложницы.
2
2
3
2
3
2
5
3
2
Оставшаяся силикатная часть расплава, практически не содержащая железа, с составом, соответствующим составу форстерита, мас.%: MgO - 56,5; SiO - 42,5; AlO - 0,51; FeO- 0,1; CaO - 0,21; PO- 0,06; SO - 0,08; TiO - 0,04, охлаждается либо в воде в режиме термоудара с получением гранулята с кристаллической структурой форстерита;  либо раздувом сжатым воздухом с получением полых сфер также с кристаллической структурой форстерита.
Способ позволяет улучшить свойства форстеритового материала путем удаления из шихты примесей, главным образом железа, и получить гранулят либо полые сферы с кристаллической структурой форстерита.
Ниже предлагаемый способ получения форстеритового материала на основе дунитов поясняется конкретными примерами его осуществления.
2
3
2
3
2
3
2
5
3
2
Пример 1. В 300 г шихты состава, мас.%: MgO 48,55; SiO 42,1; AlO 0,26; FeO 7,05; FeO 1,16; CaO 0,1; CrO 0,45; NiO 0,17; PO 0,05; SO 0,09; TiO 0,02 доводится содержание углерода до 10% сверх 100%, плавится в восстановительной среде при температуре 1750°С в течение 1,5 часов до разделения расплава и образования карбидов кремния, кальция и алюминия.
Металлическую часть расплава на основе железа состава, мас.%: Fe - 65,69; Si - 28,5; Ni - 1,05; Cr - 4,14; Ti - 0,06; S - 0,01; P - 0,05; Al - 0,18; Mg - 0,32; Ca - 0,06 сливают в изложницы.
2
2
3
2
3
2
5
3
2
Полученную силикатную часть расплава состава, мас.%: MgO - 56,5; SiO - 42,5; АlO- 0,51; FeO - 0,1; CaO - 0,21; PO - 0,06; SO- 0,08; TiO - 0,04 охлаждают в режиме термоудара отливом в воду и получают гранулят. Результаты рентгенофазового анализа продукта показывают наличие только кристаллической фазы форстерита.
2
2
3
2
3
2
3
2
5
3
2
Пример 2. В 300 г шихты состава, мас.%: MgO 48,55; SiO 42,1; AlO 0,26; FeO 7,05; FeO 1,16; CaO 0,1; CrO 0,45; NiO 0,17; PO 0,05; SO 0,09; TiO 0,02 доводится содержание углерода до 10% сверх 100%, плавится и выделяется металлическая часть на основе железа в условиях примера 1. Полученную силикатную часть расплава состава, аналогичного примеру 1, раздувают сжатым воздухом давлением 0,8 МПа с получением полых сфер диаметром 0,1-2,0 мм. Результаты рентгенофазового анализа продукта показывают наличие только кристаллической фазы форстерита.