Способ получения водоустойчивого известкового клинкера

 

Способ относится к производству огнеупоров и может быть использован при получении устойчивого к гидратации известкового клинкера, зернистых материалов, масс для изготовления тиглей, изделий и футеровки сталеразливочных и промежуточных ковшей, конвертеров, электросталеплавильных печей. Техническим результатом является снижение энергозатрат на производство клинкера, упрощение технологии, увеличение плотности клинкера. Способ получения водоустойчивого клинкера предусматривает использование в качестве известкового сырья известняка и/или мела, измельчение его дроблением или помолом, декарбонизацию на 80 - 100 мас.% при 900 - 1300^oC, после чего вводят 30 - 90 мас.% известняка и/или мела и 0,1 - 15,0 мас.% спекающей добавки, повышающей огнеупорность клинкера, затем гидратируют на 10 - 70 мас.%, и компактируют эллипсоидной формы гранулы с меньшей осью равной или меньшей 20 мм и соотношением большей оси к меньшей 1,1 - 2:1 и спекают.

Изобретение относится к производству огнеупоров и может быть использовано для получения устойчивого к гидратации известкового клинкера, зернистых материалов, масс для изготовления тиглей, изделий и футеровки сталеразливочных и промежуточных ковшей, конвертеров, электросталеплавильных печей и т.п.

Известен способ получения известкового клинкера путем декарбонизации мела до получения оксида кальция, смешение его с добавкой диоксида титана в количестве 3,0 - 3,5 мас.%, брикетирования при давлении 50,0 МПа и обжига при 1580^oC (Черепанов А.М., Тресвятский С.Г. Высокоогнеупорные материалы и изделия из окислов. М.: Металлургия, 1964, с. 241).

Недостатком известного способа является высокая энергоемкость из-за необходимости декарбонизации всего мела, наличие загрязняющей оксид кальция примеси - диоксида титана, низкая плотность клинкера (2,84 г/см³), т.е. 84% от теоретической.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения водоустойчивого известкового клинкера путем измельчения известкового материала, декарбонизации его при 800-1300^oC, введения добавки 0,5 - 2% фторида кальция и 0,5 - 3% соединения титана, алюминия, кремния, компактирования и спекания (патент США N 4366257, кл. C 04 B 35/02, 1982).

Недостатком известного способа является высокая энергоемкость технологии из-за необходимости прокаливания всего карбоната кальция, сложность технологии, низкая плотность клинкера, высокое давление брикетирования.

Технической задачей изобретения является снижение энергозатрат на производство клинкера, упрощение технологии, увеличение плотности клинкера.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения водоустойчивого известкового клинкера, включающем измельчение известкового материала, декарбонизацию его, введение добавки, компактирование и спекание, в качестве известкового сырья используют известняк и/или мел, измельчение осуществляют дроблением или помолом, декарбонизацию осуществляют на 80-100 мас.% при 900-1300^oC, после чего вводят 30-90 мас.% известняка и/или мела и 0,1 - 15,0 мас.% спекающей добавки, повышающей огнеупорность клинкера, и гидратируют на 10-70 мас.%, а компактируют эллипсоидной формы гранулы с меньшей осью равной или меньшей 20 мм и соотношением большей оси к меньшей 1,1 - 2,0:1.

В качестве спекающей добавки, повышающей огнеупорность клинкера, используют карбонат магния и/или продукт его разложения, оксиды редкоземельных элементов или их смеси.

Предлагаемое техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленно применимо.

Пример 1. Мел дробят, 70 мас.% декарбонизируют при 900^oC на 80 мас.%, смешивают с 30 мас.% дробленого мела и 0,1 мас.% карбоната магния, гидратируют на 56 мас.% стехиометрическим (32 мас.% декарбонизированного мела) количеством воды, мелют, компактируют эллипсоидной формы гранулы с меньшей осью 20 мм и большей осью 22 мм при давлении не менее 20 МПа (предпочтительно 40 МПа), спекают при 1800^oC до плотности 3,33 г/см³ , т.е. 98% от теоретической.

Пример 2. Известняк дробят, 10 мас.% дробленого известняка декарбонизируют при 1100^oC на 100 мас.%, смешивают с 90 мас.% дробленого известняка и 15 мас.% продукта разложения карбоната магния, мелют, гидратируют в кипящем слое водяным паром на 10 мас.%, компактируют в гранулы эллипсоидной формы гранулы с меньшей осью 15 мм и большей осью 30 мм при давлении 40 МПа и спекают при 1900^oC до плотности 3,29 г/см³, т.е. 97% от теоретической.

Пример 3. Известняк и мел в массовом соотношении 1:1 дробят, 50 мас.% смеси дробленых известняка и мела декарбонизируют на 100 мас.% при 1300^oC. При совместном помоле смешивают декарбонизированную смесь известняка и мела с 50 мас.% дробленой смеси известняка и мела, 5 мас.% оксида церия, 5 мас.% оксида иттербия и во время помола гидратируют насыщенными парами воды, компактируют в гранулы эллипсоидной формы с меньшей осью 20 мм и большей осью 30 мм при давлении 40 - 60 МПа и спекают при 1700^oC до плотности 3,30 г/см³, т.е. 97% от теоретической.

Пример 4. Мел дробят, 50 мас. % дробленого мела декарбонизируют при 1100^oC на 90 мас. %. Декарбонизированный мел гидратируют избытком воды и добавляют 50 мас.% дробленого мела, 5 мас.% оксида церия во время их совместного помола и сушки. Смесь компактируют в гранулы эллипсоидной формы с меньшей осью 20 мм и большей осью 30 мм и спекают при 1800^oC до плотности 3,27 г/см³, т.е. до 96% от теоретической.

Из представленных примеров следует, что предлагаемое изобретение позволяет снизить энергозатраты на производство клинкера за счет обжига при 900 - 1300^oC только части известняка и/или мела, упростить технологию производства клинкера исключением промежуточных операций брикетирования, дробления и рассева, повысить плотность клинкера до 3,27 - 3,33 г/см³ в отсутствии фаз, снижающих огнеупорность материала, и добавок, образующих расплав.

Формула изобретения

Способ получения водоустойчивого известкового клинкера, включающий измельчение известкового материала, декарбонизацию его, введение добавки, компактирование и спекание, отличающийся тем, что в качестве известкового сырья используют известняк и/или мел, измельчение осуществляют дроблением или помолом, декарбонизацию осуществляют на 80 - 100 мас.% при 900- 1300^oC, после чего вводят 30 - 90 мас.% известняка и/или мела и 0,1 -15,0 мас.% спекающей добавки, повышающей огнеупорность клинкера, и гидратируют на 10 - 70 мас.%, а компактируют эллипсоидной формы гранулы с меньшей осью равной или меньшей 20 мм и соотношением большей оси к меньшей 1,1 - 2 : 1.