RU2077519C1 - Method for production of periclase powders - Google Patents

Abstract

FIELD: production of refractory materials having more than 91 % content of MgO. SUBSTANCE: raw materials are roasted at 600-1000 C, thus prepared product is cooled at rate 50-60 C per 1 minute, simultaneously its selective breakdown takes place. Magnesite being affected by causticization is carried out by classification, fine fraction being roasted. Rate of increasing temperature is 20-50 C per 1 minute. EFFECT: increased density of periclase and increased yield of powders. 4 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения периклазовых порошков с высоким содержанием MgO более 91% в том числе из некондиционного сырья, для производства периклазсодержащих огнеупорных изделий. The invention relates to methods for producing periclase powders with a high MgO content of more than 91%, including from substandard raw materials, for the production of periclase-containing refractory products.

Известен способ получения спеченного периклазового порошка для изделий, включающий флотационное обогащение магнезита, брикетирование и обжиг концентрата [1]
Недостатком является необходимость тонкого измельчения сырого магнезита перед флотацией, а также потребление большого количества воды и загрязнение ее поверхностно-активными веществами.A known method of producing sintered periclase powder for products, including flotation enrichment of magnesite, briquetting and firing of the concentrate [1]
The disadvantage is the need for fine grinding of raw magnesite before flotation, as well as the consumption of large amounts of water and its contamination with surface-active substances.

Известен способ производства периклаза, отличающийся тем, что сырье обжигают так, чтобы в печи образовался максимум пылеуноса, содержащего максимум MgO, т. е. происходит обогащение продукта. Полученную пыль брикетируют или гранулируют и обжигают намертво для получения периклаза [2]
Недостатком способа является мелкий размер частиц пыли, и, следовательно, забивание газоходов, а также необходимость брикетирования или гранулирования.A known method for the production of periclase, characterized in that the raw material is calcined so that a maximum of dust extractor containing a maximum of MgO is formed in the furnace, i.e. the product is enriched. The resulting dust is briquetted or granulated and fired tightly to obtain periclase [2]
The disadvantage of this method is the small size of the dust particles, and, consequently, clogging of the flues, as well as the need for briquetting or granulation.

Ближайшим к заявляемому техническому решению является способ получения периклазовых порошков с содержанием MgO не менее 91% из магнезиального сырья, включающий обжиг сырья в печах при постепенном нагреве до 1550-1700^oC при этом выделяется до 30% каустизированного магнезита в виде пылеуноса, который улавливают и обжигают на периклаз [3] Т.к. каустизированный магнезит имеет низкое содержание силикатов и высокое содержание основного вещества (MgO), то по химическому составу спеченный периклаз, полученный из него, не уступает качественным порошкам (клинкерам). Однако каустизированный магнезит из пылеуноса по составу и свойствам очень неоднороден, т.к. представляет собой смесь частиц, обожженных при различных температурах, преимущественно от 300 до 1200^oC, и недостатком его является низкая активность к спеканию, что обусловлено старением кристаллической решетки окиси магния, происходящей вследствие медленного охлаждения частиц, которые после уноса из печей сохраняют длительное время в мультициклонах значительное количество тепла (температура 500-200^oC). Поэтому зернистый, плотный, хорошо спеченный периклазовый порошок из каустического пылеуноса нельзя получить без дополнительного активирования и брикетирования, что является энергоемким процессом и усложняет технологию. Используемый в промышленности процесс обжига каустического магнезита-пылеуноса совместно с сырым магнезитом в соотношении от 20: 80 до 40:60 дает низкоплотные порошки с низким выходом фракции 3-1 мм, пригодной для изготовления огнеупорных изделий.Closest to the claimed technical solution is a method for producing periclase powders with an MgO content of at least 91% from magnesian raw materials, including firing the raw materials in furnaces during gradual heating to 1550-1700 ^o C, up to 30% of causticized magnesite is released in the form of dust extract, which is captured and burned for periclase [3] Since causticized magnesite has a low content of silicates and a high content of basic substance (MgO), the sintered periclase obtained from it is not inferior to high-quality powders (clinkers) in chemical composition. However, causticized magnesite from pyleunos is very heterogeneous in composition and properties, because is a mixture of particles annealed at various temperatures, mainly from 300 to 1200 ^o C, and its disadvantage is low sintering activity, which is due to the aging of the magnesium oxide crystal lattice, which occurs due to slow cooling of particles, which, after being carried away from the furnaces, last a long time multicyclones a significant amount of heat (temperature 500-200 ^o C). Therefore, granular, dense, well-sintered periclase powder from caustic pyleunos cannot be obtained without additional activation and briquetting, which is an energy-intensive process and complicates the technology. The industrial calcination process of caustic magnesite-pyleunosa together with crude magnesite in a ratio from 20: 80 to 40:60 gives low-density powders with a low yield of a fraction of 3-1 mm, suitable for the manufacture of refractory products.

Задачей изобретения является повышение плотности периклазового порошка путем повышения спекаемости полупродукта каустизированного магнезита и повышения крупности последнего, повышение выхода указанного полупродукта и периклазового порошка с содержанием MgO более 91% за счет проходящего термического обогащения, при уменьшении энергоемкости процесса, а также повышение выхода зернистого периклазового порошка для изделий. The objective of the invention is to increase the density of periclase powder by increasing the sinterability of the intermediate product of causticized magnesite and increasing the fineness of the latter, increasing the yield of the specified intermediate product and periclase powder with an MgO content of more than 91% due to thermal enrichment, while reducing the energy intensity of the process, as well as increasing the yield of granular periclase powder for products.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения периклазовых порошков с содержанием MgO не менее 91% из магнезиального сырья, включающем обжиг сырья, выделение термически обогащенного каустизированного магнезита и его обжиг на периклаз, обжиг сырья проводят при температуре 600-1000^oC, получаемый продукт охлаждают со скоростью 50-60^oC/мин, с его одновременным разрушением, выделяют зернистый каустизированный магнезит в виде мелкой фракции классификацией, а обжиг его на периклаз проводят со скоростью подъема температуры 20-50^oC/мин. В качестве магнезиального сырья можно использовать сырой магнезит или брусит.The essence of the invention lies in the fact that in the method of producing periclase powders with an MgO content of not less than 91% from magnesian raw materials, including firing raw materials, the selection of thermally enriched causticized magnesite and its firing for periclase, firing of raw materials is carried out at a temperature of 600-1000 ^o C, obtained the product is cooled at a speed of 50-60 ^o C / min, with its simultaneous destruction, granular causticized magnesite is isolated in the form of a fine fraction by classification, and it is fired on periclase with a temperature rise rate of 20-50 ^o C / min. As magnesian raw materials, you can use raw magnesite or brucite.

При термообработке сырья при температуре 600-1000^oC происходит декарбонизация магнезита или дегидратация брусита с образованием каустизированного магнезита. Изменение свойств или фазовых превращений при данных температурах с примесными минералами, такими как доломит, диабаз, кварц, не происходит. Куски этих материалов имеют практически исходную прочность, куски доломита даже упрочняются. Куски каустизированного магнезита имеют рыхлую структуру и практически нулевую прочность. Такая разность в прочностных характеристиках термообработанного сырья позволяет уже в процессе охлаждения в холодильнике барабанного типа селективно, по отношению к примесным материалам, разрушить куски каустизированного магнезита до размеров кристаллов исходного магнезита и выделить зернистый каустизированный магнезит в виде фракции мельче 4 мм.When heat treatment of raw materials at a temperature of 600-1000 ^o C there is a decarbonization of magnesite or dehydration of brucite with the formation of caustic magnesite. A change in the properties or phase transformations at given temperatures does not occur with impurity minerals such as dolomite, diabase, quartz. Pieces of these materials have almost the original strength, pieces of dolomite are even hardened. Pieces of causticized magnesite have a loose structure and practically zero strength. Such a difference in the strength characteristics of the heat-treated raw material allows already, during cooling in a drum-type refrigerator, selectively, in relation to impurity materials, to break pieces of causticized magnesite to the size of the crystals of the original magnesite and to isolate granular causticized magnesite in the form of a fraction smaller than 4 mm.

Необходимо отметить, что чем чище, а следовательно и более крупно кристаллическое сырье, тем более крупные фракции зернистого каустизированного магнезита можно использовать, не снижая качество конечного продукта по химическому составу. В процессе термообработки происходят фазовые превращения, при которых MgO активируется благодаря перестройке кристаллической структуры. Для фиксации активной формы MgO и уменьшения процесса аннигиляции (перехода несовершенной структуры MgO в стабильную) производят охлаждение термообработанного сырья со скоростями 50-60^oC/мин до температур конца аннигиляции MgO 300-350^oC. Последующий обжиг зернистого каустизированного магнезита на периклаз производится со скоростью нагрева 20-50^oC/мин. Данные скорости позволяют довести активную MgO до температур спекания и обеспечить хорошее спекание материала.It should be noted that the cleaner, and consequently the coarser crystalline raw materials, the larger fractions of granular causticized magnesite can be used without compromising the quality of the final product in chemical composition. During the heat treatment, phase transformations occur, in which MgO is activated due to the rearrangement of the crystal structure. To fix the active form of MgO and reduce the annihilation process (transition of an imperfect MgO structure to stable), the heat-treated raw materials are cooled at a rate of 50-60 ^o C / min to the temperatures of the end of MgO annihilation of 300-350 ^o C. Subsequent firing of granular causticized magnesite for periclase is carried out with heating rate of 20-50 ^o C / min. These speeds make it possible to bring active MgO to sintering temperatures and ensure good sintering of the material.

Следует отметить, что на вторую стадию обжига можно подавать также каустизированный магнезит в смеси с сырым магнезитом с низким содержанием примесей. It should be noted that causticized magnesite in a mixture with crude magnesite with a low content of impurities can also be fed to the second stage of firing.

Пример 1. Сырой магнезит фракции 40-0 мм проходит первичный обжиг при температуре 950^oC во вращающейся печи, полученный продукт, охлаждается со скоростью 60^oC/мин до температуры 200^oC в холодильном барабане с одновременным селективным разрушением на более мелкие фракции, проходит рассев на фракции больше и меньше 4 мм. Мелкую фракцию, представляющую собой каустизированный магнезит, выход которого составляет 86% обжигают во вращающейся печи при температуре в зоне спекания 1700^oC. Скорость подъема температуры обжигаемого материала составляет 25^oC/мин. В результате получается периклазовый порошок с содержанием MgO 92% и кажущейся плотностью 3,40 г/см³.Example 1. Crude magnesite fraction 40-0 mm passes the primary firing at a temperature of 950 ^o C in a rotary kiln, the resulting product is cooled at a speed of 60 ^o C / min to a temperature of 200 ^o C in a refrigeration drum with simultaneous selective destruction into smaller fractions sieving takes place on fractions larger and less than 4 mm. The fine fraction, which is causticized magnesite, the yield of which is 86%, is calcined in a rotary kiln at a temperature in the sintering zone of 1700 ^o C. The temperature rise rate of the calcined material is 25 ^o C / min. The result is a periclase powder with a MgO content of 92% and an apparent density of 3.40 g / cm ³ .

Пример 2. Сырой магнезит фракции 40-0 мм проходит первичный обжиг при температуре 850^oC во вращающейся печи. Полученный материал охлаждается со скоростью 50^oC/мин до температуры 300^oC. После охлаждения и селективного разрушения в холодильном барабане его рассевают на классы больше и меньше 4 мм. Выход мелкого продукта, представляющего собой каустизированный магнезит, составил 81% После его обжига во вращающейся печи со скоростью подъема температуры 20^oC/мин до температуры спекания 1700^oC получен периклазовый порошок с содержанием MgO 93% и кажущейся плотностью 3,32 г/см³.Example 2. Crude magnesite fraction 40-0 mm passes the primary firing at a temperature of 850 ^o C in a rotary kiln. The resulting material is cooled at a speed of 50 ^o C / min to a temperature of 300 ^o C. After cooling and selective destruction in a refrigeration drum, it is sieved into classes larger and less than 4 mm. The yield of a small product, which is causticized magnesite, was 81%. After firing it in a rotary kiln with a temperature rise rate of 20 ^° C / min to a sintering temperature of 1700 ^° C, a periclase powder with an MgO content of 93% and an apparent density of 3.32 g / cm was obtained ³ .

Пример 3. Способ, описанный в примере 2 повторяют, но с тем отличием, что на второй стадии обжига к каустизированному магнезиту, подаваемому во вращающуюся печь, подшихтовывается сырой магнезит фракции 40-0 мм с содержанием MgO 45,1% СаО 2,0% SiO₂ 1,2% Fe₂O₃ 0,80% Al₂O₃ 0,32% Δm_прк (потери при прокаливании) 50,58% в количестве 40% от загрузки печи. Обжиг ведут со скоростью подъема температуры 20^oC/мин до максимальной температуры 1700^oC. Полученный периклазовый порошок содержал 91,3% MgO и имел кажущуюся плотность 3,30 г/см³.Example 3. The method described in example 2 is repeated, but with the difference that in the second stage of firing to the causticized magnesite fed into the rotary kiln, raw magnesite of a fraction of 40-0 mm with MgO content of 45.1% CaO 2.0% SiO ₂ 1.2% Fe ₂ O ₃ 0.80% Al ₂ O ₃ 0.32% Δm _CRP (loss on ignition) 50.58% in the amount of 40% of the furnace charge. Firing is carried out at a rate of temperature rise of 20 ^o C / min to a maximum temperature of 1700 ^o C. The resulting periclase powder contained 91.3% MgO and had an apparent density of 3.30 g / cm ³ .

Пример 4. Сырой брусит фракции 40-0 мм проходит термообработку при температуре 800^oС во вращающейся печи и охлаждается со скоростью 55^oC в минуту до температуры 280^oC c одновременным селективным разрушением на более мелкие фракции, рассеивается на фракции более и менее 5 мм. Мелкая фракция, представляющая собой каустизированный магнезит, выход которого составляет 79% подается на обжиг во вращающуюся печь, скорость подъема температуры от 300^oC до температуры обжига 1650^oC cоставляет 22^oC/мин. В результате получается периклазовый порошок с содержанием MgO 91,9% и кажущейся плотностью 3,33 г/см³.Example 4. Raw brucite fraction 40-0 mm is heat treated at a temperature of 800 ^o C in a rotary kiln and is cooled at a speed of 55 ^o C per minute to a temperature of 280 ^o C with simultaneous selective destruction into smaller fractions, scattered into fractions more and less than 5 mm The fine fraction, which is causticized magnesite, the yield of which is 79%, is fed to the firing in a rotary kiln, the rate of temperature rise from 300 ^o C to the firing temperature of 1650 ^o C is 22 ^o C / min. The result is a periclase powder with a MgO content of 91.9% and an apparent density of 3.33 g / cm ³ .

Пример 5. Сырой магнезит фракции 40-0 мм проходит первичный обжиг при температуре 900^oC во вращающейся печи. Полученный материал охлаждается со скоростью 50^oC/мин до температуры 300^oC. После охлаждения и селективного разрушения его рассеивают на классы более 4 мм и менее 4 мм. Выход мелкого продукта, представляющего собой термообогащенный каустизированный магнезит, составил 83% После его обжига во вращающейся печи со скоростью подъема температуры 50^oC/мин до температуры 1750^oC, получен периклазовый порошок с содержанием MgO 92,6% и кажущейся плотностью 3,35 г/см³.Example 5. Crude magnesite fraction 40-0 mm passes the primary firing at a temperature of 900 ^o C in a rotary kiln. The resulting material is cooled at a speed of 50 ^o C / min to a temperature of 300 ^o C. After cooling and selective destruction, it is scattered into classes of more than 4 mm and less than 4 mm. The yield of a small product, which is thermally enriched causticized magnesite, was 83%. After firing it in a rotary kiln at a rate of temperature rise of 50 ^° C / min to a temperature of 1750 ^° C, a periclase powder with an MgO content of 92.6% and an apparent density of 3.35 was obtained g / cm ³ .

Пример 6. (Известный). При обжиге сырого магнезита, состав которого указан ниже, во вращающейся печи при максимальной температуре в зоне обжига 1700^oC, по всей длине печи образуется пылеунос в количестве 30% от вала. Пылеунос представляет собой преимущественно каустический магнезит. Периклазовый порошок имеет неоднородный фракционный состав, содержание MgO в порошке в среднем составило 86,9% его открытая пористость 11% плотность 3,20 г/см³. Пылеунос, уловленный в циклонах, подают на обжиг в смеси с кусковым сырым магнезитом в соотношении 1:1, обжигают также при максимальной температуре 1700^oC и при скорости подъема температуры 15^oC/мин. Выход порошка с содержанием MgO более 91% составил 15%
В табл. 1, 2, 3 приведены химические составы исходного сырья и полученного периклаза, а также составы каустизированного магнезита, высеянного после первичного обжига при 600-1000^oC.Example 6. (Known). When firing raw magnesite, the composition of which is indicated below, in a rotary kiln at a maximum temperature in the firing zone of 1700 ^o C, dust is generated along the entire length of the furnace in an amount of 30% of the shaft. Pyleunos is primarily caustic magnesite. Periclase powder has a heterogeneous fractional composition, the MgO content in the powder averaged 86.9%, its open porosity 11%, density 3.20 g / cm ³ . Pyleunos caught in cyclones is fed for calcination in a mixture with lump raw magnesite in a ratio of 1: 1, and also calcined at a maximum temperature of 1700 ^o C and at a temperature rise rate of 15 ^o C / min. The yield of powder with a MgO content of more than 91% was 15%
In the table. 1, 2, 3 shows the chemical compositions of the feedstock and the resulting periclase, as well as the compositions of causticized magnesite, seeded after initial firing at 600-1000 ^o C.

В табл. 4 приведены данные по удельному расходу сырья и условного топлива на тонну продукта, а также выход периклазового порошка фракции 3-1 мм, применяемой для изделий, его кажущаяся плотность и пористость. In the table. 4 shows data on the specific consumption of raw materials and fuel equivalent per ton of product, as well as the yield of periclase powder fraction 3-1 mm used for products, its apparent density and porosity.

Периклазовый порошок, полученный по примерам 1-5, полностью используется в производстве магнезиальных огнеупорных изделий. Periclase powder obtained in examples 1-5, is fully used in the production of magnesian refractory products.

В известном способе основная масса периклазового порошка, полученного во вращающихся печах как при обжиге сырого магнезита, так и в смеси с пылеуносом, используется как огнеупорный порошок для футеровки подин, изготовления неформованных огнеупоров и масс. И только высеянный из вала порошок фракции 3-1 мм с содержанием MgO более 91% отвечает требованиям порошков для изделий. In the known method, the bulk of the periclase powder obtained in rotary kilns both during roasting of raw magnesite and in a mixture with dust collector, is used as a refractory powder for lining hearths, manufacturing unformed refractories and masses. And only the powder of the 3-1 mm fraction sown from the shaft with a MgO content of more than 91% meets the requirements of the powders for the products.

Как видно из данных, приведенных в таблицах, предлагаемое изобретение позволяет снизить расход топлива, удельный расход сырья, повысить выход периклазового порошка с массовой долей MgO более 91% используемого в производстве изделий, повысить его плотность и снизить пористость. As can be seen from the data given in the tables, the present invention allows to reduce fuel consumption, specific consumption of raw materials, increase the yield of periclase powder with a mass fraction of MgO more than 91% used in the manufacture of products, increase its density and reduce porosity.

Claims (1)

1 Способ получения периклазовых порошков с содержанием MgO не менее 91% из магнезиального сырья, включающий обжиг сырья, выделение получаемого каустизированного магнезита и обжиг его на периклаз, отличающийся тем, что обжиг сырья проводят при 600 1000<198>С, полученный активный продукт охлаждают со скоростью 50 60 град./мин с его одновременным селективным разрушением, а выделение каустизированного магнезита осуществляют классификацией и обжигают мелкую фракцию на периклаз со скоростью подъема температуры 20 50 град./мин.1 A method for producing periclase powders with an MgO content of at least 91% from magnesian raw materials, comprising burning raw materials, isolating the resulting causticized magnesite and burning it for periclase, characterized in that the raw materials are fired at 600 1000 <198> C, the obtained active product is cooled with at a speed of 50-60 deg. / min with its simultaneous selective destruction, and the selection of causticized magnesite is carried out by classification and a small fraction is burned for periclase with a temperature rise rate of 20 50 deg./min.

Images