SU981223A1 - Process for producing periclase powder - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКА ПЕРИКЛАЗА(54) METHOD OF MANUFACTURING PERICLASE POWDER

Изобретение относитс  к технологни огнеупорных материалов, в частности к технологии производства порЬшковых огнеупорных материалов, а именно к производству порошка окиси магни  МдО, переплавленна  кристаллическа  модификаци  которой называетс  периклазом.The invention relates to the technology of refractory materials, in particular, to the production technology of piston refractory materials, namely the production of MgO oxide powder, the melted crystalline modification of which is called periclase.

Известен способ производства порошка кристаллической МдО, т.е. порошка периклаза, который используетс  как периклаз электротехнический согласно. ГрСТу 13236-73. Способ заключаетс  в использовании природного /сырь : брусита, Мд(ОН)2 или магнезита; MgCQj,B плавлении этого сырь  в дуговой печи, получении блока периклаза массой до 20-25 т, разделке блока на глыбы и куски, дробле- , НИИ, измельчении глыб и кусков, грохочении порошка, магнитной сепарации порошка от аппаратурного железа, намолотого при измельчении, рассеве порошков по классам крупности и затаривании их Cl.A known method for the production of crystalline powder MDO, i.e. periclase powder, which is used as periclase electrotechnical according to. GRST 13236-73. The method consists in using natural / raw materials: brucite, Md (OH) 2 or magnesite; MgCQj, B melting this raw material in an arc furnace, obtaining a block of periclase weighing up to 20-25 tons, cutting the block into blocks and pieces, crushed, by research institutes, grinding blocks and pieces, screening powder, magnetic separation of powder from hardware iron, ground during grinding , sifting powders according to size classes and packaging them with Cl.

Недостатки этого способа следуюUQie: использование природного сырь  без обогащени , что приводит к получению гр зного периклаза и порошков низких сортов. В то же врем  обогащение природного сырь  и перевод его в разр д искусственного резко удорожает производство и даже делает его нерентабельным; исключительно трудоемка  и непроизводительна  операци  разделки массивного блока после плавки. Разделка обычно производитс  вручную кувалдами или бутобоем.The disadvantages of this method are the following: the use of natural raw materials without enrichment, which results in soiled periclase and low-grade powders. At the same time, the enrichment of natural raw materials and its conversion into artificial discharge sharply increases the cost of production and even makes it unprofitable; exceptionally time consuming and unproductive cutting of a massive block after smelting. The cutting is usually done manually with sledgehammers or buttoboy.

Наиболее близким к предлагаемому Closest to the proposed

10  вл етс  способ производства порошка периклаза, заключающийс  в следующих ойераци х: использование не природного , а искусственного сырь  реактивной окиси (магни  марки Ч 10 is a method for the production of periclase powder, consisting in the following oerations: the use of reactive oxide (h

15 ( без воды) по ГОСТУ 4526-67, получаемой путем сжигани  паров металлического магни ; плавка этой окиси с некоторыми добавками в вы сокочастотной индукционной печи с холодным20 тиглем и получение блока периклаза диаметром 0,1-0,12 м и неограниченной длины; дробление и измельчение блока; магни1на  сепараци  получаемого порошка от аппаратурного железа; 25 /термообработка порошка при 1001300С с целью улучшени  его свойств; рассев порошка по классам С 2 .15 (without water) according to GOST 4526-67, obtained by burning the vapors of metallic magnesium; melting of this oxide with some additives in a high-frequency cold crucible induction furnace and obtaining a block of periclase with a diameter of 0.1-0.12 m and an unlimited length; crushing and grinding unit; magnesium separation of the resulting powder from instrumental iron; 25 / heat treatment of the powder at 1001300С in order to improve its properties; sieving powder classes C 2.

Недостатки известного способа заключаютс  в следующем. Значитель30 ный удельный расход энергии на производство единицы продукции св зан с необходимостью сначала плавить высокотемпературный окисел {Т„д 2800°С), чтобы получить кристаллический блок, а потом дробить и из мельчать этот блок в порошок и, наконец , греть порошок в высокотемпературной печи при термообработке. Учитыва , что КПД плавильного-оборудовани  не выше 0,4,КПД дробильноизмельчительного оборудовани  0,010 ,03 и отжиговых печей 0,1-0,2, непрризводительный расход энергии в 500-1000 раз больше теоретически необходимой энергии на получение порошка. Технологическое оборудование на кЬвдой технологической операции очень разнородно, имеет различные принципы действи , различную производительность и трудно согласуютс  друг с другом. Это приводит к просто м одних агрегатов, например дробилок, в то врем , как другие, например индукционные печи, должны работать круглосуточно. Сырье (реакционную МдО) производ т на специализированном предпри тии отдельно от общей технологической схемы производства порошка периклаза . При сжигании паров металлического магни  выдел етс  значительное количество теплоты - 3600 ккал/кг окисла. Вс  эта энерги  пропадает напрасно дл  дальнейшей переработки хот  термического эффекта от сжигани  0,18-0,2 кг металлического магни  достаточно, чтобы расплавить 1,0 кг окиси магни . Выдел юща с  теплота не обладает необходимым дл  такой плавки температурным потенциалом . Рассе нна  в значительно объеме паров магни , она не поднимает температуру образующихс  окис-лов вьлие 22РО-2300°С. Поэтому в процессе сжигани  металлического магни  окись его образуетс  всегда JB твердой фаз мину  жидкую, и по этой же причине она не может иметь совершенную решетку периклаза, а  вл етс  аморфной.The disadvantages of this method are as follows. Significant specific energy consumption for the production of a unit of production is associated with the need to first melt the high temperature oxide (T 2800 ° C) to obtain a crystalline unit, and then crush and grind this unit to a powder and finally heat the powder in a high temperature furnace. during heat treatment. Taking into account that the efficiency of the melting equipment is not higher than 0.4, the efficiency of crushing and crushing equipment is 0.010, 03 and annealing furnaces is 0.1-0.2, non-productive energy consumption is 500-1000 times more than the theoretically necessary energy for powder production. Technological equipment at a technological process is very heterogeneous, it has different principles of operation, different performance and it is difficult to agree with each other. This leads to just some units, such as crushers, while others, such as induction furnaces, have to work around the clock. Raw materials (reaction MDO) are produced at a specialized enterprise separately from the general technological scheme for the production of periclase powder. The burning of metallic magnesium vapors releases a significant amount of heat — 3600 kcal / kg oxide. All this energy is wasted in vain for further processing although the thermal effect of burning 0.18-0.2 kg of metallic magnesium is enough to melt 1.0 kg of magnesium oxide. The heat released does not have the temperature potential necessary for such melting. Scattered in a significant volume of magnesium vapor, it does not raise the temperature of the oxide oxides formed by 22RO-2300 ° C. Therefore, in the process of burning metallic magnesium, its oxide always forms a solid solid mine phase JB liquid, and for the same reason it cannot have a perfect periclase lattice, but is amorphous.

Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса производства порслдка периклаза, получаемого из реактивно окиси магни , и снижение его себестимости .The aim of the invention is to simplify the production process of the periclase mixture obtained from reactive magnesia and reduce its cost.

Дл  достижени  указанной цели согласно способу производства порошка периклаза, заключающемус  в зжигнии паров металлического магни  в виде факела паровоздушной смеси, получени  гилорфной окиси магни  и дальнейшей ее переработке в кристаллический порошок периклаза, указанную переработку производ т путем подогрева факела паровоздушной смеси теплом газового разр да, возбуждаемого в пламени факела, до температуры выше температуры плавлени  окиси магни , т.е. 2800с, но ниже температуры кипени  ее, т.е. 3600°С, коагул ции расплавленных частиц окиси магни  в более крупные капли и кристаллизаци  этих капель. С целью улучшени  условий коагул ции капель траекторию их движени  в газовом разр де искусственно удлин ют , например, путем закручивани  ,To achieve this goal, according to the method of production of periclase powder, consisting of burning magnesium metal vapor in the form of a steam-air mixture torch, obtaining hilorphic magnesium oxide and its further processing into crystalline periclase powder, this processing is performed by heating the vapor-air mixture torch with a heat gas, excited in the flame of the torch, to a temperature above the melting point of magnesium oxide, i.e. 2800 s, but below its boiling point, i.e. 3,600 ° C, coagulating the molten particles of magnesium oxide into larger droplets and crystallizing these droplets. In order to improve the coagulation conditions of the droplets, the trajectory of their movement in the gas discharge is artificially extended, for example, by twisting,

факела вокруг оси газового разр да.torch around the axis of the gas discharge.

На чертеже показана схема способа производства порошка периклаэа .The drawing shows a diagram of the method of production of periclaa powder.

В электрической печи 1 в закрытомIn the electric oven 1 in a closed

тигле плав т металлический магнийcrucible melt metallic magnesium

(Т„ 651°С) , перегрева  его расплав до 950-1000°С. Пары расплава по обогреваемому паропроводу 2 поступают в горелку 3, где их сжигают в(Т „651 ° С), its melt overheats up to 950-1000 ° С. The melt vapor through the heated steam line 2 enters the burner 3, where they are burned in

воздушном потоке от компрессора 4. Из горелки 3 факел пламени выходит в водоохлаждаемую разр дную камеру 5, где возбуждает дуговой или плазменный разр д. Преимущество имеетair flow from the compressor 4. From the burner 3, the flame of the flame goes into the water-cooled discharge chamber 5, where it excites an arc or plasma discharge. The advantage is

высокочастотный безэлектродный плазменный разр д б, возбуждаемый индуктором 7, потому что этот разр д исключает какое-либо загр знение порошка периклаза продуктами эрозииhigh-frequency electrodeless plasma discharge, induced by inductor 7, because this discharge excludes any contamination of periclase powder by erosion products

электродов. Разр д увеличивает теплосодержание факела пламени и поднимает его температуру с 2300°С до 2800-3400°С. Увеличение температуры пламени ниже 2800°С недостаточно,electrodes. The discharge increases the heat content of the flame and raises its temperature from 2300 ° C to 2800-3400 ° C. Increasing the flame temperature below 2800 ° C is not enough

так как при этом не возникает жидкой фазы (частицы МдО не расплавл ютс ) . Увеличение температуры выше 3600°С нецелесообразно, так как при этом капли расплава МдО полностью испар ютс . Оптимальной  вл етс  температура в диапазоне 28003000°С . Регулирование температуры пламени возможно либо изменением мощности, подводимой к индуктору 7 , либо изменением взаимного расположени  факела пламени и индуктора.since no liquid phase arises (MDO particles do not melt). An increase in temperature above 3600 ° C is impractical, since in this case the MdO melt droplets are completely evaporated. The optimum temperature is in the range of 28003000 ° C. The flame temperature can be controlled either by changing the power supplied to the inductor 7, or by changing the relative position of the flame and the inductor.

Окисленные пары металла представл ют собой своеобразную пыль из твердых частиц, котора ,будучи нагрета разр дом до плавлени ,The oxidized metal vapors are a kind of solid dust that, being heated by a discharge to melt,

превращаетс  в туман из мелких капель дисперсностью 5-10 мкм. Дл  получени  порошка с величиной зерна 20-2000 мкм и крупнее необходимо, чтобы мелкие капли слились (коагулировали ) в более крупные. Дл  этого должны быть соблюдены два услови : веро тность столкновени  капель между собой должна быть велика, температура капель по йере коагул ции должна уменьшатьс . Веро тность столкновени  повышают, удлин   траекторию движени  капель в зоне разр да , т.е. пока они не закристаллизовались . Дл  этого достаточноturns into a mist of small droplets with a dispersion of 5-10 microns. To obtain a powder with a grain size of 20-2000 µm and larger, it is necessary that the small droplets merge (coagulate) into larger ones. For this, two conditions must be met: the probability of collisions between the droplets between them must be great, the temperature of the droplets due to coagulation must decrease. The collision probability increases, the elongation of the trajectory of the droplets in the discharge zone, i.e. until they crystallized. Enough for this

Claims (2)

придать траектории вид спирали 8, пустив факел пламени иэ горелки 3 тангенциально к оси разр дной камеры 5. Необходимый отрицательный гра диент температуры вдоль движени  ка паль обеспечиваетс  на конце плазменного разр да автоматически. Поток разогретых капель и газа выходит из разр дной камеры 5 в камеру охлаждени  9. Вследствие рас .ширени  объема газ и капли охлаждаютс  со скоростью груд/с и капли кристаллизуютс , Вьщел юща с  теплота отводитс  водой, омывающей камеру 9, закрученные циклоном твер дые частицы падают вниз в накопитель 10, и воздух, освобожденный от твердых частиц, поступает к фильтра очистки и далее на выхлоп. Из накопител  10 порошок подают в многодонное сито 11 дл  рассева по классам 12. Таким образом, упрощение процесса производства порошка периклаз достигаетс  исключением следующих операций,свойственных схеме-прототипу: сбора и бункеровки аморфной окиси магни  после зжигани  паров металла; индукционной плавки ее В: холодном тигле, разделки, дроблени  и измельчени  блока; магнитной сепа рации от аппаратурного железа. Упрощение процесса достигаетс  также вследствие совмещени  операций опла лени  твердых частиц окиси магни  и операции термообработки порошка. Снижение себестоимости периклаза достигаетс  снижением удельного рас хода энергии на переработку окиси м ни  при исключении перечисленных энергоемких операций плавки, дроблени , измельчени  и термообработки Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает дополнительные (побочные ) технические эффекты, среди кот рых существенными  вл ютс  два, а именно; сфероидизаци  получаемого порошка, котора  происходит в плазменном разр де и широко используетс  в промышленности как самосто тельный технологический процесс об работки тугоплавких порошков. Сфери ческие частицы пе зиклаза гораздо лучше поддаютс  уплотнению при зака ке и обжатии трубчатых нагревателей В свою очередь,это обсто тельство повышает технические характеристики нагревателей; исключение необходимости в газах с низким потенциалом ионизации дл  возбуждени  плазменного разр да вследствие того, что разр д легко возбуждаетс  в факеле пламени горелки. Поскольку в упом нутого газа обычно используют дорогой аргон, исключение его удешевл ет эксплуатацию плазмотрона и упрощает схему .газового хоз йства. Формула изобретени  1. Способ производства порошка перкклаза , заключающийс  в сжигании паров металлического магни  в виде факела паровоздушной смеси, получении аморфной окиси магни  и переработке ее в кристаллический порошок, отличающийс   тем, что, с целью упрощени  процесса производства и снижени  себестоимости продукции , переработку аморфной окиси в кристаллический порошок производ т путем подогрева факела паровоздушной смеси теплом газового разр да , возбуждаемого в пламени факела, до температуры выше температуры плавлени  окиси магни , но ниже температуры кипени  ее, коагул ции расплавленных частиц в более крупные капли и.кристаллизации последних. 2. Способ по п.1,отличающ и и с ,  тем, что, с целью улучшени  условий коагул ции расплавленных частиц окиси магни  в капли, траекторию движени  частиц в газовом разр де удлин ют, например, путем закручивани  факела вокруг оси газового разр да. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Гутман М.Б., Белави Ю.А.Производство электротехнического периклаза дл  трубчатых электронагревателей .- Электротехническа  промышленность . Сер. Технологи  электротехнического производства , вып.б, 1969. to give the trajectory an appearance of the spiral 8 by firing the flame of the burner 3 tangentially to the axis of the discharge chamber 5. The required negative temperature gradient along the movement of the rods is automatically provided at the end of the plasma discharge. A stream of heated droplets and gas escapes from the discharge chamber 5 into the cooling chamber 9. As a result of volume expansion, the gas and the droplets are cooled at a rate of pounds / s and the droplets crystallize. The warmth is removed by the water washing the chamber 9, cyclone-twisted solid particles fall down into the accumulator 10, and the air released from the solid particles goes to the cleaning filter and then to the exhaust. From accumulator 10, powder is fed to multi-sieve sieve 11 for sieving into classes 12. Thus, simplifying the process of producing periclase powder is achieved by excluding the following operations typical of the prototype scheme: collecting and bunkering amorphous magnesium oxide after burning metal vapors; induction melting it B: cold crucible, cutting, crushing and grinding the block; magnetic separation from instrumental iron. Simplification of the process is also achieved by combining the operations of pulverizing magnesium oxide particles and the heat treatment of the powder. A reduction in the cost of periclase is achieved by reducing the specific energy consumption for the processing of oxides of m and excluding the listed energy-intensive operations of melting, crushing, grinding and heat treatment. In addition, the proposed method provides additional (side) technical effects, among which there are two significant, namely; spheronization of the resulting powder, which occurs in the plasma discharge and is widely used in industry as an independent technological process for the treatment of refractory powders. Spherical particles of periclase are much better compacted during purchase and compression of tubular heaters. In turn, this circumstance increases the technical characteristics of heaters; eliminating the need for gases with a low ionization potential to excite a plasma discharge due to the fact that the discharge is easily excited in the torch flame. Since expensive argon is usually used in the aforementioned gas, the exclusion of its gas reduces the cost of operation of the plasma torch and simplifies the gas supply scheme. Claim 1. Method for producing percclase powder, which consists in burning metallic magnesium vapors in the form of a vapor-air mixture torch, obtaining amorphous magnesium oxide and processing it into crystalline powder, characterized in that, in order to simplify the production process and reduce the cost of production, the amorphous oxide is processed into the crystalline powder is produced by heating the plume of the vapor-air mixture by the heat of the gas discharge excited in the flame of the torch to a temperature above the melting point of ishi magnesium but below its boiling temperature, coagulation of the molten particles into larger droplets past i.kristallizatsii. 2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to improve the coagulation conditions of the molten particles of magnesium oxide into droplets, the trajectory of the particles in the gas discharge is extended, for example, by twisting the plume around the axis of the gas discharge . Sources of information taken into account in the examination 1. Gutman MB, Belavi Yu.A. Production of electrical periclase for tubular electric heaters .- Electrical industry. Ser. Electrotechnical production technologists, issue b, 1969. 2.Совершенствование процесса индукционной плавки тугоплавких окислов в холодном тигле.- Отчет Ленинградского ордена Ленина электротехнического института им. В.И.Уль нова (Ленина) о научно-исследовательской работе. Инв. Госрегистрации Б. 815160, 24.01.80 (прототип).2. Improving the process of induction melting of refractory oxides in a cold crucible. - Report of the Leningrad Order of Lenin Electrotechnical Institute. V.I.Ulova (Lenin) about research work. Inv. State registrations B. 815160, 01.24.80 (prototype). ГR