Влияние щелочесодержащего попутного продукта производства редкоземельных металлов на химическую стойкость кислотоупоров

УДК.433:666.77

Е. С. Абдрахимова

Влияние щелочесодержащего попутного продукта производства редкоземельных металлов на химическую стойкость кислотоупоров

Исследования показали, что введение в составы керамических масс щелочесодержащего попутного продукта производства редкоземельных металлов способствует снижению температуры образованию муллита, который способствует значительному повышению кислотостойкости.

Самарский государственный архитектурно-строительный университет 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 184

ческого формования из составов, % мас.: 1) глинистая часть «хвостов» гравитации цир-кон-ильменитовых руд (ГЦИ) — 50, пирофиллит — 50; 2) ГЦИ — 50, пирофиллит 40, попутный продукт — 10. Сформованные плитки высушивали до остаточной влажности не более 5—6%, затем обжигали в интервале температур 1100-1300 оС.

Раннее проведенные исследования 2-3 показали, что введение в ГЦИ пирофиллита и попутного продукта в количестве более 50% снижает формовочные свойства шихты, и на отпрессованных плитках появляются трещины. Кроме того, использование более 10% попутного продукта в составах керамических масс уменьшает количество вводимого пирофиллита, при этом сокращается содержание количества А12О3 и интервал спекания шихты. На рис. приведена зависимость кислотостойкости составов №1-2 от температуры обжига.

Ключевые слова: кислотоупоры, щелочесодер-жащий попутный продукт редкоземельных металлов, муллит, глинистая часть «хвостов» гравитации, пирофиллит, альбит, кислотостой-кость.

В работе 1 было установлено, что для производства кислотоупоров целесообразно использовать глинистую часть «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд и пирофиллит, а исследования, проведенные в работах 23, показали, что введение в составы керамических масс щелочесодержащего попутного продукта редкоземельных металлов значительно улучшает физико-механические показатели кислотоупоров. Настоящая работа посвящена изучению влияния щелочесодержа-щего попутного продукта производства редкоземельных металлов на химическую стойкость кислотоупоров.

Щелочесодержащий попутный продукт производства редкоземельных металлов получается после помола исходного сырья, извлечения из него металлов и последующей флотации слюды. После обогащения попутный продукт в виде пульпы, содержащей 60% воды, по трубопроводу подается в «хвостохранили-ще». Он имеет белый цвет с проблесками слюды и внешне напоминает песок. Минеральный состав попутного продукта следующий: кварц 30-40, полевой шпат 60-70, слюда 1-2 % мас., его огнеупорность 1100-1150 оС, плотность 2.68-2.72 г/см3. Полевой шпат в попутном продукте представлен альбитом (50-60 %) и ортоклазом (40-45 %).

Исследование влияния попутного продукта на химическую стойкость кислотоупоров проводили на плитках размером 100 х 100 х х 20 • 10-3 м, изготовленных методом пласти-

Л

н о о а =к о н о о н о ч

о к й

100г

99

98

97

96

95

94

93

92

91

♦-1

•-2

Дата поступления 24.02.06

1100 1150 1200 1250 Температура обжига, оС

Рис. Зависимость кислотостойкости образцов составов №1-2 от температуры обжига: составы: 1 - №1, 2 - №2.

Как видно на рис., введение в состав керамических масс попутного продукта значительно повышает кислотостойкость изделий. Очевидно, это связано с тем, что попутный продукт увеличивает содержание жидкой фазы, которая в свою очередь способствует снижению температуры образования муллита и увеличения его количества.

Предполагается 4-6, что основные физико-механические свойства и кислотостойкость керамическим материалам сообщает муллит (3А1203 • 2SiO2), поэтому необходимо вводить такие добавки, которые способствуют образованию муллита при температурах 1000—1100 оС.

В работе 7 показано, что попутный продукт способствует образованию игольчатой разновидности муллита. В основе формирования игольчатой разновидности муллита из полевого шпата лежит процесс диффузии щелочных металлов. Покидая решетку альбита (№20 • А1203 • 6SiO2), ионы щелочных металлов высвобождают часть зарядов, это ведет к усилению ионной связи алюминия и образованию шестикоординационных группировок этого элемента, необходимых для синтеза муллита 7. Кроме того, уменьшение концентрации ионов натрия в расплаве полевошпатового концентрата приводит к образованию матрицы, состав которой сдвигается в поле муллита по фазовой диаграмме системы И20 — А1203 — SiO2. После диффузии оксидов щелочных ме-

таллов в «каолинитовом остатке» достигается определенная концентрация оксидов типа И20, при которой возникает жидкая фаза. Ее состав непрерывно меняется за счет поступления новых порций щелочей и в связи с растворением кварца, что также приводит к кристаллизации муллита и совершенствованию его кристаллической решетки.

Таким образом, введение в составы керамических масс щелочесодержащего попутного продукта производства редкоземельных металлов способствует снижению температуры образованию муллита, который приводит к значительному повышению кислотостойкости.

Литература

1. Абдрахимова Е. С. // Башкирский химический журнал.- 2005.- Т12, №3.- С. 98.

2. Абдрахимова Е. С.//Известия вузов. Строительство.- Новосибирск.- 2003.- №5.- С 40.

3. Абдрахимова Е. С.// Огнеупоры и техническая керамика.- 2006.- №1.- С. 15.

4. Павлов В. Ф. Физико-химические основы обжига изделий строительной керамики.- М: Стройиздат, 1977.- 272 с.

5. Будников П. П. // АН СССР. Силикаты и оксиды в химии высоких температур.- 1963.- 231 с.

6. Августиник А. И. Керамика.- Л: Лениздат, 1975.- 591 с.

7. Абдрахимова Е. С. //Известия вузов. Строительство. Новосибирск.- 2001.- №2-3.- С. 55.