Vật liệu chịu lửa - Chương 6 potx

CHƯƠNG 6
VLCL CRÔM-MANHÊDI, CRÔMIT
VLCL Crôm manhêdi (Cr-Mg) là sản phẩm sản xuất từ 2 nguyên liệu
crômit và manhêdi kết khối. Khoáng chủ yếu trong sản phẩm này thuộc loại nhóm
khoáng Spinen với công thức chung R
2+
O, R
3+
2
O
3
. (R
2+
là Mg
2+
, Fe
2+
; R
3+
là Cr
3+
,
Fe
3+
, Al
3+
)
I/ Nguyên liệu Crômit.
* Crômit là quặng mà thành phần khoáng (Fe,Mg).(Cr,Al)
2
O

4
chiếm ~ 80%.
Khoáng nguyên chất của crômit là FeO.Cr
2
O
3
nhưng hiếm gặp trong thiên nhiên.
* Trong quặng crômit ngoài crômspinen ra còn có lẫn 20% khoáng tạp như
Serpentin (M
3
S
2
H
2
) clorit, một ít canxit.
* Thành phần hoá của quặng crômit dao động trong một khoảng rộng:
Cr
2
O
3
18-62%, Fe
2
O
3
0-3%, FeO 0-20%, MgO 6-16%, Al
2
O
3
0-33%.
Ngoài ra còn có: 2% TiO

2
, 0,2% V
2
O
5
, 1% MnO, 0,1% NiO, 0,01% CoO và đến
2% CaO.
* Tuỳ theo hàm lượng Cr
2
O
3
chia quặng crômit làm 4 loại :
- Quặng nghèo: Cr
2
O
3
<40%
- Quặng trung bình 40-45%
- Quặng giàu 45-50%
- Quặng rất giàu >50%
* Crômit để sản xuất VLCL yêu cầu: Cr
2
O
3
=35-40%, phần phi quặng <20% ( là
Serpentin thì tốt hơn là clorit vì clorit chịu lửa kém hơn, khó biến đổi khi nung
hơn).
Quặng phải đồng nhất, đặc, không có mạch rỗng. Fe
2
O

3
≤10%, SiO
2
≤ 6-8%, CaO
≤ 1-1,5% là hợp chất có hại vì tạo ra monticelit dễ nóng chảy.
2/Kỹ thuật sản xuất VLCL Crômit:

* Sơ đồ sản xuất
Quặng crômit
Đập thô
Nghiền mịn
Sàng
Bunke
Manhêdi bazic
Định lượng
Mấy khuấy
Bơm
Định lượng
Máy trộn bánh xe
Nén (nén thuỷ lực)
Sấy (Tuynen)
Nung (lò tuynen hoặc lò khác)
Bun ke
Quặng Đunit
Đập thô
Nung (800-900
0
C)
Bunke
Nghiền bi

Keo SSB


* Phối liệu gồm: Quặng crômit, phụ gia manhêdi bazic (9%), quặng Đunit (6%)
Quặng đunit là ôlivin M
2
S đang trong giai đoạn serpentin hoá chứa ~45-60%
olivine và 40-55% serpentin.
* Trong quặng crômit có serpentin là khoáng không chịu lửa phải cho vào 9%
manhêdi bazic đã nung ở 1000
0
C để hợp với serpentin thành chất liên kết Forsterit
chịu lửa cao, đồng thời hợp với Fe
2
O
3
thành manhêdiferit chịu lửa. Và để tăng
hàm lượng forsterit còn cho thêm khoáng đunit vào phối liệu. Khi đó trong quá
trình nung xảy ra phản ứng:
3MgO2SiO
2
2H
2
O + MgO = 2(2MgOSiO
2
) + 2H
2
O
(Serpetin) (manhêdibazic) (forsterit)
và trong môi trường ôxi hoá ở nhiệt độ cao >1000

0
C sẽ xảy ra phản ứng:
(Fe
n
,Mg
m
)O.(Cr,Al)
2
O
3
+ MgO = (Fe
n-1
,Mg
m-1-
)O.(Cr,Al)
2
O
3
+ FeO
4FeO + O
2
= 2Fe
2
O
3
; MgO + Fe
2
O
3
= MgOFe

2
O
3

* Nhiệt độ nung: Đối với sản phẩm chất lượng cao 1550
0
C, chất lượng vừa phải
1450
0
C duy trì ở nhiệt độ cực đại ~6h
Tính chất và ứng dụng:
* Tính chất: Là loại gạch trung tính, nó có thể tiếp xúc với gạch axit (đinat) và
gạch bazơ (manhêdi) ngay ở nhiệt độ cao. khoảng 1700
0
C mà không có tác dụng
gì đáng kể
- Cường độ nén [kG/cm
2
] : 300-700
- Độ xốp biểu kiến [%] : 16-19
- Trọng lượng thể tích [g/cm
3
]: 3-3,1
- Độ chịu lửa [
0
C] : 1960; t
0
bđ
: 1570-1650
0

C
- Độ bền nhiệt (làm nguội bằng không khí) : 9-10 lần
* Ứng dụng: Dùng để xây lớp ngăn cách giữa 2 loại gạch bazơ và axit. Ví dụ giữa
đinat và manhêdi. Nhưng crômit không thể xây tiếp xúc với samốt vì ở nhiệt độ
cao chúng tác dụng với nhau tạo chất có độ chịu lửa thấp.
Thường dung để lót lò đốt nóng, ở đó đòi hỏi độ bền xỉ cao. Hiện
nay, crômit ít được dung mà thường dùng gạch Cr-Mg nhiều hơn.
3/ VLCL Crômmanhêdi
Có độ chịu lửa cao > 2000
0
C, sản xuất từ quặng crômit và manhêdi kết khối
a/ Sơ đồ sản xuất
Nghiền mịn (hạt <0,8-1mm)
Mannhêdi kết khối
Đập, nghiền (0,8-3mm)
Crômit
Trộn phối liệu
Nén
Sấy
Nung
Định lượng
Keo kết dính
Định lượng


b/ Phối liệu: Tính chất của sản phẩm phụ thuộc vào tỷ lệ các cấu tử. Sự phụ thuộc
ấy được biểu diễn như sau:

1) Cường độ nén [kG/cm
2
]
2) Độ xốp [%]
3) Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng [
0
C]
4) Độ bền nhiệt
5) Co phụ khi nung ở 1600
0
C trong 24h
Qua hình trên ta thấy có 2 loại tỷ lệ phối liệu tốt nhất:
Crômit:Manhêdi = 30:70. Ta được sản phẩm bền nhiệt
Crômit:Manhêdi = 65:35. Sản phẩm có nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng
cao.
Gạch Cr-Mg bền nhiệt còn được gọi là gạch Mg-Cr vì lượng manhêdi kết khối
nhiều hơn thường được dùng để xây vòm lò Martin, bền hơn và ít bị phồng rộp
hơn loại thứ hai.
Thành phần hóa học của 2 loại [%]
Loại gạch SiO
2
Al
2
O
3
Cr
2
O
3

Fe
2
O
3
CaO MgO
Crômit 30% 4,5 3,9 9,1 11,0 1,7 69,7
Crômit 65% 3,8 9,9 31,0 12,6 1,3 40,5


Thành phần hạt của phối liệu
Phối liệu Crômit Manhêdi kết khối
Crôm-manhêdi bền nhiệt Hạt 3-0,8mm:30% Hạt 2-0mm: 65-70%
> 3mm ≤ 5% < 0,06mm :30-39%
< 0,8mm ≤ 10%
Cr-Mg thường Hạt 0,8-0mm :60% Hạt 2-0mm :40%

Phối liệu được trộn trong máy trộn bánh xe, đầu tiên cho hạt lớn vào →
làm ẩm → cho tiếp hạt nhỏ vào, độ ẩm của phối liệu ~3-3,5%. Để tăng độ liên kết
cho thêm 1,2-1,5% keo SSB .
c/ Tạo hình và sấy
* Gạch Cr-Mg khó kết khối khi nung nên gạch mộc thường được tạo hình với áp
lực > 800 kG/cm
2
. Để tăng độ bền nhiệt, trọng lượng riêng, cường độ cơ học của
sản phẩm đôi khi áp lực nén lên đến 2000kG/cm
2
. Trọng lượng riêng của gạch
mộc sau khi nén ≥ 3,1g/cm
3
. Thường dùng máy ép thuỷ lực hoặc máy ép cơ khí để

tạo hình.
* Sấy sản phẩm Cr-Mg tương tự như sấy gạch manhêdi: Dùng lò tuynen, nhiệt độ
khí vào ≤ 140
0
C, nhiệt độ khí ra ≤ 70
0
C, thời gian sấy ≥ 30h, độ ẩm cuối cùng
0,4% với cường độ mộc 50kG/cm
2
.
e/ Nung sản phẩm:
- Nung sản phẩm Cr-Mg như nung gạch manhêdi, đôi khi có thể nung lẫn
với manhêdi. Nhiệt độ nung max ≥ 1500
0
C. Tốt nhất là 1600-1700
0
C.
- Lò nung: Tuynen
- Khi nung trong gạch Cr-Mg sẽ tiến hành các quá trình lý hoá phức tạp
f/ Tính chất và ứng dụng:
- Cường độ cơ học tương đối cao 200-400kG/cm
2

- Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng không cao lắm 1450-1550
0
C
- Độ bền hoá cao
- Độ bền nhiệt tương đối cao. Phụ thuộc vào lượng crômit trong sản phẩm
- Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim, để xây xây vòm lò
mactanh, lót lò điện nấu thép, lò nấu đồng, lót zôn nung lò quay xi măng.

- Gạch Cr-Mg được sử dụng cùng với gạch manhêdi để xây tường lò
mactanh chỗ không tiếp xúc với thép, không làm bẩn thép do crôm của
gạch. Để xây gạch Cr-Mg thường dùng vữa xây là manhêdi kết khối nghiền
mịn. Tốt hơn cả là dùng nhẵng tấm thép mỏng dày 1,5-2mm để xây, khi
nung ở nhiệt độ cao, các tấm thép này sẽ bị oxi hoá và tạo với MgO của
gạch thành manhêdiferit (t
0
nc
= 1750
0
C) hàn các viên gạch lại với nhau rất
chắc.
4/ Gạch Crôm manhêdi không nung
* Người ta thấy rằng: khi nung gạch Cr-Mg co không nhiều lắm nên có thể sản
xuất sản phẩm không nung.
* Khi sản xuất thành phần hóa khống chế như loại nung, nhưng:
- Lượng hạt < 0,088mm ≤ 30-35% để giảm độ co.
- Dùng loại hạt manhêdi kết khối tốt, cường độ cao.
- Dùng 1,5-2,5% keo SSB (theo khối lượng khô) để tăng độ dính kết
- Dùng áp lực nén ≥ 800-1000 kG/cm
2

- Sản phẩm phải được sấy ở 120
0
C để đạt W=0,5%
- Tốt nhất là nén phối liệu vào những hộp thép mỏng hở có tác dụng như những lá
thép ở mạch xây, khi nung sẽ kết tường lò thành một khối thống nhất như sản
phẩm nung và kéo dài thời gian sử dụng của chúng.
- Gạch không nung dùng rất tốt trong Zôn nung lò quay ximăng, vòm lò mactanh
(thời gian sử dụng lâu gấp 2-3 lần đinat).

Nhược điểm:
- Cường độ bị hạ thấp khi đốt nóng đến 500-1000
0
C do keo SSB bị phân huỷ.
Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng thấp hơn nhiều so với sản phẩm nung,
nhưng sau khi nung hoặc sau khi dùng, nhiệt độ biến dạng cũng giống như
loại nung.
- Nếu dùng Periclaz (ximăng manhêdi) làm chất liên kết cho gạch không
nung, độ bền loại này không thua kém loại đã nung. Trên cơ sở đó, người ta
làm bê tông chịu lửa.