ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОЛОМИТОВ

Доломиты как минеральное сырье имеет довольно широкое при­менение.

Высокая огнеупорность доломита определяет возможность использовать его в черной металлургии в сыром и обожженном виде как огне­упорный материал и флюсы.

Доломит используется в стекольной промышленности, в химиче­ской, строительной, в сельском хозяйстве как удобрения, в медицине и др. В последнее время доломитовую известь стали применять для очи­стки сточных вод и очистки выбросов в атмосферу сернистых газов на ТЭЦ.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОЛОМИТА В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Применение доломита в черной металлургии обусловлено тем, что в его составе содержится два высокоогнеупорных окисла — СаО и MgO с температурой плавления выше 2500° С.

Впервые на доломиты как на огнеупорный материал обратил вни­мание английский металлург Сидней Томас (1850-1885 гг.). В 1877 году Томас применил для футеровки сталеплавильного конвертерного агре­гата доломит и установил, что лучший футеровочный материал — это изготовленный из смеси обожженного порошка доломита и каменно­угольной смолы.

Для ускорения дефосфации металла и уменьшения степени разъе­дания футеровки во время плавки Томас предложил вводить в конвер­тер известь, а в дальнейшем стали применять доломитизированную из­весть. Доломитизированная известь во время обуглероживания чугуна переводит в шлаки окисленный до Р2О3 - фосфор и SО3 в магнезиаль­ный шлак.

ДОЛОМИТ СЫРОЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ

Доломит сырой применяется для обжига на металлургический доломит, а также для подсыпки порогов и заправки мартеновских и двухванных печей.

Сырой доломит применяется в стекольной промышленности для получения стекла повышенной стойкости и прочности, производст­ва глазури, белой магнезии, облицовочной плитки и минеральных удоб­рений.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОЛОМИТА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Сырой доломит используется в сельском хозяйстве для нейтрализации кислых почв и как добавка к минеральным удобрениям.

Большинство почв в нечерноземной полосе имеют кислую реак­цию и нуждаются в известковании. Природное плодородие этих почв низкое и после известкования требуется внесение удобрений. Удобрения на основе аммиачной селитры, которые получи­ли широкое распространение при длительном внесении в почву также повышают кислотность, что приводит к снижению урожайности. Под­кисляющее действие аммиачной селитры может быть устранена раз­личными методами, например, известкованием подзолистых почв. Недостаток магния ощущают песчаные почвы, дерново-подзолистые.

На таких почвах при выращивании сахарной свеклы, кукурузы, клевера, го­роха, ячменя, льна, картофеля целесообразно применять доломитовую муку. Расход доломитовой муки составляет от 5 до 8 т/га. Не рекомендует­ся приготавливать мукосмеси из аммиачной селитры и суперфосфатов без нейтрализующих добавок, в качестве которых можно использовать мел, молотый известняк, молотый доломит, доломитовую полуобожженную муку, в количестве 10-15 % от общего веса смеси, и желательно применять их на кислых почвах в качестве основных удобрений.

Применение доломитовой извести совместно с навозом и другими органическими и минеральными удобрениями дает хороший результат при посеве озимых культур. Действие этих совместных удобрений на кислых почвах удваивает урожай.

Магний увеличивает в листьях количество хлорофилла и углево­дов, способствует накоплению сахара в корнеплодах, плодах и других органах растений - крахмала в клубнях картофеля, жира в семенах, больше образуется каротина и аскорбиновой кислоты. На песчаных почвах и супесчаных магний имеет преимущество перед кальцием.

ДОЛОМИТ ОБОЖЖЕННЫЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ

Технические требования к обожженному доломиту для заправки и ремонта сталеплавильных печей (ГСТУ 322-14-005-97).

Обожженный доломит металлургический должен быть спекшимся, плотным и при поставке в недробленом виде не должен содержать недопал, шамот и других посторонних примесей.

Обожженный доломит содержит свободную окись кальция, поэтому он ограниченно атмосфероустойчив.

Металлургический доломит используется главным образом для заправки стен и откосов оснований мартеновских печей. Большинство машин основано на принципе забрасывания до­ломита на заправляемый элемент печи. Доломит поступает из бункера на движущуюся ленту, сообщающую порошку скорость, необходимую для того, чтобы он мог долететь до нужного места в печи и хорошо удерживаться на откосах, не скатываясь вниз. Поэтому куски доломита должны иметь угловатую форму, размер в пределах 2-20 мм (мелочи менее 4 мм до 4 %, куски крупнее 20 мм не выше 5 %).

При обжиге доломита в температурах до 1000° С образуется про­дукт, в котором карбонат кальция полностью сохраняется, ä карбонат магния почти декарбонизовался. Получается тесная механическая смесь MgO и карбонатного твердого раствора MgO и СаСОз, которая при дальнейшем нагревании переходит в смесь MgO и СаО. Такой продукт называется каустический доломит.

Он способен гидратироваться и твердеть при затворении его водой. Используется, для производства фибролита и как цемент.

Полностью декарбонизованный доломит получается путем обжига его при температуре выше 1000° С. Продукт обжига называ­ется доломитовой известью и содержит 53-56 % СаО, 33-34 % MgO и 2-3 % Si02. Известь представляёт собой тонкодисперсное вещество, со­стоящее из тончайших зерен периклаза и извести размером 0.5-1 мм.

Доломитовая известь применяется в черной металлургии в домен­ном и сталеплавильном производстве, как флюс. Одним из способов повышения эффективности шлакообразования и повышения реакционной способности шлака с одновременным увеличением в нем количества оксидов магния - использование в конвертеной плавке ожелезненного известково-магнезиального флюса, оксиды железа которого препятствуют образованию силикатов кальция и магния. Флюс изготавливают из доломита и железосодержащих добавок, крупность флюса 3-80 мм, химический состав: 31-34 % MgO, 49-51 % CaO, 1,5-6,0 % Si02, 8-9 % Fe203, 1-1,8 % Аl2Оз; S и Р-не более 0,06% потери при прокаливании - 0,8-2,0 %.

Использование в конвертерной плавке ожелезнен­ного известково-магнезиального флюса взамен обожженного доломита показало, что наличие в флюсах кальция и магния, а также легкоплав­ких соединений позволяет улучшить шлакообразование конвертерной плавки, увеличить содержание в шлаках оксидов магния, уменьшить окисленность шлаков и улучшить дефосфацию металла. Кроме того, вследствие более быстрого растворения ожелезненной доломитовой из­вести и лучшего шлакообразования не наблюдается выброса металла и шлака из конвертера при продувке.

Способы получения ожелезненного доломитового флюса на ком­бинате

Первый способ. Спекание железной руды (конвертерного шлака, окалины, железорудных окатышей) во вращающихся печах с доломитом. Недостатки этого способа: кольцеобразование в печи из-за большо­го содержания оксида кремния (45-50 %) в руде и ухудшение качества флюса. Добавка железорудных окатышей позволяет получить флюс требуемого качества, но резко удорожает процесс.

Положительным является то, что получать ожелезненный флюс можно на существующем оборудовании и не требует больших затрат на перестройку технологии.

Второй способ более сложный, но в то же время более эффективный. Это получение брикетов с определенным химическим составом, ко­торый удовлетворяет требованиям потребителей как по химическому со­ставу, так и по физическим параметрам. В этом случае отпускная цена флюса должна быть экономически выгодна как для изготовителя, так и для потребителя. Для удешевления флюса можно использовать отсев еленовского доломита и стыльского с ДОФ-2. 150-160 тыс. т в год оже­лезненного доломитового флюса можно получить из отсева.

Можно использовать доломитовую муку марки ДМП (окомкованную), и получить еще 25-30 тыс. т в год флюса. Мука прошла зону де­карбонизации и не потребуется энергозатрат на ее разложение, что эко­номически выгодно.

Схема получения окатышей

Доломит фракции 0-5 мм (отсев) ДОФ-2 измельчается в шаровой мельнице до 0-1 мм, предварительно просушенный в сушильном ба­рабане. Измельченный отсев смешивается с отходами ОАО «Нико­лаевского глиноземный завод» красным шлаком, как связующим. Смесь подается в окомкователь (чашечный или барабан­ный), валковый пресс, где образуются окатыши (брикеты) размером 15-30 мм.

Брикеты подаются в сушильный барабан и далее - на мягкий об­жиг во вращающуюся печь. Преимущество этого способа: использова­ние отходов фракции 0-5 мм и муки полуобожженной, получение ока­тышей определенного состава путем ввода различных добавок, режим обжига - более управляем, отсюда экономия энергоносителей и сниже­ние себестоимости. Однако необходимы средства для строительства технологической линии.

Третий способ - получение доломитовой извести в шахтных печах. Шахтные печи потребляют газа и электроэнергии в 2 раза меньше, чем вращающиеся, менее металлоемки и себестоимость доломита обожженного в шахтных печах почти в 2 раза меньше, чем во вращающихся.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПЕЧЕННОГО ДОЛОМИТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРОВ

Томас установил, что лучшим огнеупорным материалом является смесь обожженного порошка доломита и каменноугольной смолы. Огнеупоры на смоляной связке разделяются на четыре группы: для стале­плавильных печей - конвертеров, электросталеплавильных печей, об­жиговых печей и прочих печей и установок.

Можно изготовлять огнеупоры по горячему способу, когда применяется твердый пек, разогретый до 100° С и смешанный с подогретым обожженным доломитом.

По холодному способу, когда изготовляют огнеупоры без подогрева, с использованием жидкого пека, растворенного в антрацитовом масле.

Каждый способ имеет преимущества и недостатки.

Первый способ дорогой из-за расходов на теплоноситель, но каче­ство лучше. Второй - дешевле, но немного уступает по качеству.

Огнеупоры подразделяются на 2 группы.

Первая - безобжиговая, когда спрессованный огнеупор без обжига подается на футеровку агрегата и называется безобжиговым огнеупо­ром. Вторая - огнеупор обжигают в тонельных печах при температуре 1500-1600° С.

В настоящее время на Западе вместо пека применяют ог­неупор, изготовленный на парафиновой основе и на керамической связке.

В Японии и других странах применяют стабилизированный доло­мит для получения огнеупорного кирпича.

Для стабилизации обожженного доломита применяются различные кремнеземосодержащие добавки: кварц, кварцит, олевин, серпантин. Предусматривается полное и частичное связывание окиси кальция при обжиге доломита в высокоогнеупорные силикатные соединения. Насы­щенные известью силикаты синтезируются медленно: для полного за­вершения реакции обычно нужен тонкий помол материалов и высокая температура, клинкер, рассчитанный на частичное (КН-0.7) или полное (КН-1) связывание извести. Если не будет связывание свободной извес­ти, то кирпич будет рассыпается.

Отрицательным фактором для всех огнеупоров из обожженного доломита является его быстрая гидратация и разрушение. Поэтому во­прос снижения гидратации очень актуален и при решении его можно было бы конкурировать с магнезитовыми изделиями.

Стабилизированный кирпич рекомендуется для сталеплавильных конвертеров, широко испытан он также в мартеновских печах (для зад­них стенок подин, насадок регенераторов). Стабилизированный доло­митовый кирпич по величине износа не уступает магнезитовому и хро­момагнезитовому огнеупорам.

Огнеупоры, изготовленные из доломитов, можно использовать не только для футеровки сталеплавильных конвертеров, но и для футеровки вращающихся печей при обжиге доломита, извести и производства цемента.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ МАГНИЙ

Металлический магний получают из магнийсодержащих пород.

В последнее время довольно широкое распространение получил метод Пиджона - получения магния из доломита.

Сущность метода. Брикеты из прокаленного до полного разложе­ния доломита (500-1000°С) и восстановителя (ферросилиций или силикатоалюминий) нагревают при 1280-1300° С в вакууме (остаточное давление 130-260 н/мЗ, т. е. 1-2 мм рт.ст.). Пары магния конденсируются при 400-500° С, для очистки его переплавляют под флюсами или в вакууме, после чего разливают в изложицы.

По углетермическому способу брикеты из смеси угля с окисью магния нагревают в электропечах выше 2100° С, пары магния отгоняют и конденсируют.

При карбиднотермическом процессе восстановление окиси магния производится карбидкальцием. При этом способе легко разделяют про­дукты реакции.

Ведутся научно-исследовательские работы по получению более дешевого и лучшего качества металлургического магния. Разные сплавы с металлургическим магнием все больше и больше имеют спрос у потребителей.

В мировой практике ведущее место в использовании металлургического магния занимает Япония. Это производство литых деталей под давлением для автомобильной промышленности, в производстве вычислительной техники, самолетостроении, ракетостроении - там, где требуется снижение массы изделий при увеличении их прочности. Рост потребления магния будет происходить за счет распространения его применения для десульфуризации стали.

В США металлический магний используется при производстве титаномагниевых сплавов, они полностью обеспечи­вают свой рынок, а также экспортируют магний в другие страны. В Евро­пе, особенно в Германии, очень широко применяется металлический маг­ний и сплавы в вычислительной технике и радиоэлектронике.

Ссылка: