РАЗДЕЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ И
МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика исходных сырьевых материалов.
В работе использованы следующие виды сырья и материалов:
карбонат кальция СаСО3 (ГОСТ 4530-76);
сырой магнезит Саткинской группы месторождений (ТУ 14-8-64-73);
обожженный магнезит марки КМ – ЭКСТРА (Турция, фирма «Кюмаш Кютахья Маньезит
Ишлетмелери Пазарме А.С.»)
глинозем марки Г – 00 (ДСТУ 6912-94);
глины огнеупорные Новорайского месторождения ДН – 0, ДН – 1,
ДН – 2 (ТУ У 322-9-00190503-061-96);
глина огнеупорная Часов-Ярского месторождения Ч – 0 (ТУ У
322-7-00190503-060-96)
шамот марки ШКН – 1 по ТУ 14-8-58-72 (сейчас выпускается по
ТУ 322-7-00190503-083-97);
высокоглиноземистый шамот марки ШМК – 77 (ТУ 14-8-527-87);
высокоглиноземистый цемент производства Харьковского опытного цементного завода
марки ВГЦ – 600 (ТУ 03-399-78);
глиноземистый цемент марки ГЦ – 40 (ГОСТ 969-91);
дистен-силлиманитовый концентрат порошковый марки КДСП Вольногорского ГМК,
Днепропетровская обл. (ТУ 14-10-017-98);
суперпластификатор «СП–1» фирмы «Полипласт», Россия
(ТУ 5870-005-58042865-05);
полифункциональный модификатор «ПФМ–НЛК» фирмы «Полипласт», Россия (ТУ
2493-010-04786546-01);
натриевые соли фосфорных кислот: гексаметафосфат натрия Na(PO3)6 и
тринатрийфосфат Na5P3O10 (ГОСТ 201-76, ТУ 6-09-03-384-73), натрий
фосфорнокислый мета NaPO3 (ТУ 6-09-3218-78) и натрия гипофосфит одноводный
NaH2PO2•H2O (ГОСТ 200-76);
казеин (ГОСТ 17626-81).
Химический состав некоторых исходных материалов дополнительно проверялся и
приведен в табл. 2.1.
Химические реактивы применялись при экспериментальном изучении субсолидусного
строения систем CaO – MgO – Al2O3, CaO – MgO – SiO2,
MgO – Al2O3 – SiO2 и процессов фазообразования, протекающих в сырьевых смесях,
состоящих из карбоната кальция, магнезита и глинозема. Природное сырье,
пластификаторы и натриевые соли фосфорных кислот использовались для получения
специального высокоглиноземистого цемента, сухих смесей для неформованных
огнеупоров и тиглей для плавки эмалей.
При производстве огнеупорных неформованных масс и изделий из бетонов, в которых
необходимым является получение конечного материала строго заданного фазового
состава, предъявлялись строгие требования к исходным сырьевым материалам по
содержанию в них необходимых ингридиентов. Используемые реактивы и природные
материалы полностью отвечали этим требованиям.
Карбонат кальция СаСО3 существует в природе в виде минералов кальцита,
арагонита и ватерита. Они являются породообразующими минералами для известняков
химического и органогенного происхождения, которые подробно охарактеризованы
[39, 137].
Магнезит представляет собой углекислую соль магния MgCO3. Теоретически он
состоит из 47,8 % масс. MgO и 52,2 масс. % СO2, являясь крайним членом двух
изоморфных рядов: с сидеритом (FeCO3) и кальцитом (CaCO3). Промежуточные члены
этих рядов – брейнерит (Mg,Fe)CO3 и доломит (Ca,Mg)CO3, который подобно
магнезиту также используются в качестве огнеупорного сырья. Практически в
магнезите всегда содержатся различные количества примесных оксидов железа,
кальция, марганца, алюминия и кремния.
Таблица 2.1
Химический состав использованных в работе сырьевых материалов
Массовое содержание оксидов, %
п.п.п.
44,49
0,2
0,02
9,94
9,94
9,32
9,31
СО2
50,60
–
SO3
0,02
0,01
0,11
0,01
TiO2
0,67
1,19
1,15
1,18
6,12
1,5
Fe2O3
0,01
0,6
0,3
0,02
1,04
1,05
1,05
1,15
1,5
1,1
0,89
0,8
Na2O + K2O
0,16
2,08
2,45
2,17
2,15
0,1
MgO
0,5
46,0
96,5
0,02
0,76
0,78
0,78
0,77
0,50
0,4
CaO
55,0
0,8
1,9
0,02
0,77
0,74
0,75
0,76
28,05
38,00
0,2
Al2O3
0,8
0,1
99,74
32,96
32,25
30,22
33,25
42,0
77,0
70,06
47,80
57,0
SiO2
1,2
1,0
0,02
51,76
51,59
54,45
51,42
56,5
21,9
1,0
7,58
40,0
Наименование материала
карбонат кальция СаСО3
сырой магнезит
турецкий магнезит
КМ – ЭКСТРА
технический глинозем
марки Г – 00
глина огнеупорная ДН – 0
глина огнеупорная ДН – 1
глина огнеупорная ДН – 2
глина огнеупорная Ч – 0
шамот марки ШКН – 1
высокоглиноземистый шамот
марки ШМК – 77
высокоглиноземистый цемент
марки ВГЦ – 60
глиноземистый цемент
марки ГЦ – 40
дистен-силлиманитовый
концентрат марки КДСП
Выделяется две природных разновидности магнезита: кристаллическая и
криптокристаллическая (аморфная). Иногда в ассоциации с магнезитом
обнаруживается также гидромагнезит Mg[(OH)2(CO3)4].4H2O [138, 139].
Наибольшим распространением в залежах пользуется средне- и крупнозернистый
магнезит с размерами зерен 3 – 10 мм. Мелкозернистая разновидность минерала
встречается в виде маломощных прослоев и гнезд, гигантозернистая – на контактах
с породами висячего бока, либо также в виде единичных гнезд. Магнезит
характеризуется высокой чистотой: спектральный анализ показывает почти полное
отсутствие элементов-примесей; содержание MgO в минерале – близко к
теоретическому, количество СаО не превышает 1 – 1,5 %
[140, 141].
Помимо магнезита в составе руды в незначительном количестве встречаются
доломит, кальцит, тальк, кварц и пирит. В тяжелой фракции магнезитов
установлены единичные мелкие зерна граната и сфалерита. Качество сырого
магнезита Саткинских месторождений определяется главным образом ограничением
содержаний в нем оксида кальция и кремнезема.
Глинозем представляет собой безводный оксид алюминия, существующий в основном в
б-, в- и г-формах. В природных условиях встречается только гексагональная
модификация Al2O3 – б-фор