Кальцинированный оксид магния
Изобретение относится к составу каустического магнезита, который может быть использован в огнеупорной промышленности, в промышленности строительных материалов, а также в целлюлозно-бумажной, химической отраслях промышленности, теплоэнергетике и в сельском хозяйстве. Кальцинированный оксид магния получен кальцинационным обжигом магнезита и имеет следующий состав, мас.%: активный оксид магния - основа, периклаз - не более 10,0; магнезит - не более 12,0; доломитизированный магнезит - не более 6,0; силикаты - не более 2,0, и имеет зерновой состав, мас.%: зерен с размерами более 4 мм - не более 5,0; зерен с размерами менее 0,5 мм - не более 70,0; зерен с размерами 0,5-4 мм - остальное. Материал имеет открытую пористость более 35%, удельную поверхность 30-60 м2/г, дефектность кристаллической решетки 1,1-1,7 и содержит микропримеси химических элементов в следующих количествах: Сr - не более 0,015; As - не более 0,005; Cd - не более 0,0005; Hg - не более 0,0003; Рb - не более 0,01; Sr - не более 0,0001, приведенные свойства материала обуславливают его высокую поглотительную и каталитическую способность, повышают показатели спекаемости, неслеживаемости и способствуют снижению вредных факторов. 2 з.п.ф-лы, 3 табл.
Предлагаемое техническое решение относится к составу каустического магнезита, который может быть использован в огнеупорной промышленности, в промышленности строительных материалов, в целлюлозно-бумажной, химической отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и теплоэнергетике.
Известен кальцинированный магнезит, содержащий кроме основного вещества, 3-7% сульфата магния, 2-5% сульфата натрия, 1-4% сульфата калия и 1-3% фторида магния (А.с. СССР N 1320189, C 04 B 35/04, 87 г.). Однако, в связи с высоким содержанием легкоплавких компонентов, он непригоден для получения на его основе качественного периклазового порошка. Использование его в сельском хозяйстве в качестве мелиоранта-раскислителя почв нецелесообразно, так как это повлечет за собой засоление почв из-за высокого содержания сульфатов. По этой же причине он малоэффективен в теплоэнергетике в качестве поглотителя сернистого ангидрида из дымовых газов. Ближайшим к заявленному техническому решению является кальцинированный магнезит, имеющий следующий состав, мас.%: Активный оксид магния - 45 - 56 Высокообожженный оксид магния (периклаз) - 11 - 20 Магнезит - 14 - 32 Доломит - 0,5 - 2,0 Силикаты - 2 - 3 Причем, известный каустический (кальцинированный) магнезит на 73-99% состоит из зерен менее 63 мкм, имея высокую дисперсность состава, он не отличается высокой способностью к спеканию и требует дополнительной механохимической или химической активации /К.К. Стрелов - Огнеупоры, 1981, N 1, стр. 16-17, табл. 1/. К недостаткам известного технического решения можно отнести слеживаемость материала, агрегацию его за счет высокой гигроскопичности, низкую химическую активность, вредное воздействие на организм людей и опасность загрязнения почв из-за высокого содержания токсичных и вредных веществ. Технической задачей, решаемой изобретением, является увеличение комплексного показателя активности кальцинированного оксида магния, а именно уменьшения лимонного числа, повышение поглотительной способности, увеличение химической и экспериментальной активности к спеканию, а также предотвращение слеживаемости продукта, снижение вредного воздействия на организм человека и опасности загрязнения почвы, увеличение размера кристаллов получаемого из него периклаза, повышение его плотности и снижение пористости. Достигаемый изобретением технический результат обеспечивается тем, что кальцинированный оксид магния, содержащий активный оксид магния, оксид магния в виде периклаза, магнезит, доломитизированный магнезит и силикаты, представляет собой прокаленный при температурах кальцинации природный магнезит при следующем содержании компонентов кальцинированного оксида магния, мас.%: Активный оксид магния - Основа Оксид магния в виде периклаза - Не более 10 Магнезит - Не более 12Доломитизированный магнезит - Не более 6,0
Силикаты - Не более 2,0
при следующем зерновом составе, мас.%:
Зерен с размерами более 4 мм - Не более 5,0
Зерен с размерами менее 0,5 мм - Не более 70
Зерен с размерами 0,5-4 мм - Остальное
причем кальцинированный оксид магния имеет открытую пористость более 35%, удельную поверхность 30-60 м2/г, дефектность кристаллической решетки 1,1-17 при следующем содержании микропримесей химических элементов, мас.% (не более): Cr - 0,015, As - 0,005, Cd - 0,0005, Hg - 0,0003, Pb - 0,01, Sr - 0,0001. Кальцинированный оксид магния по изобретению получают в виде зернистого продукта путем тепловой обработки природного магнезита, обеспечивающей декарбонизацию MgCO3 и получение дефектной, а следовательно активной MgO, причем зерновой состав кальцинированного оксида магния полностью наследует количество и размеры MgCO3. Активность оксида магния к спеканию характеризуется высокой удельной поверхностью и дефектностью кристаллической решетки. При последующем обжиге данного материала при температуре 1650-1750oC получается периклазовый клинкер с низким показателем открытой пористости, высокой кажущейся плотностью и с размерами кристаллов периклаза выше 60 мкм. Положительным моментом предлагаемого материала является его зернистость, которая в процессе электроплавки при получении как периклаза, так и синтеза на его основе шпинелей обеспечивает газопроницаемый колошник и высокую плотность готовых плавленых материалов в сравнении с использованием каустического магнезита. Одним из комплексных показателей физико-химических особенностей MgO, в том числе - способность к гидратации, является химическая активность порошка, характеризуемая так называемым "Лимонным числом". Это важнейший критерий для оценки пригодности оксида магния, используемого при изготовлении термостойкого покрытия на поверхности электротехнической стали. "Лимонное число" - это время в секундах, необходимое для нейтрализации стандартизованных количеств лимонной кислоты в водной среде, содержащей оксид магния. Предлагаемый материал вследствие наличия в нем более 70% активной MgO, имеющей высокие значения удельной поверхности и дефектности кристаллической решетки характеризуется высокой способностью порошка оксида магния к гидратации и, следовательно, небольшим "лимонным числом". Увеличение химической активности предлагаемого продукта достигается высокой открытой пористостью, удельной поверхностью и дефектностью кристаллической решетки, эти же свойства материала обусловливают его высокую поглотительную и каталитическую способности. Зернистость порошка препятствует его слеживаемости и способствует сыпучести, что облегчает хранение, погрузо-разгрузочные работы, транспортировку, дозировку, предотвращает пыление, но в то же время высокая гидратационная и химическая активность обусловливает его быстрое усвоение почвой. Указанные факторы имеют важное значение при использовании продукта в сельском хозяйстве в качестве мелиоранта и удобрения почв, а также в животноводстве для подкормки скота. Снижение вредного воздействия на организм людей и опасности загрязнения почв достигается уменьшением содержания в продукте массовой доли канцерогенных и токсичных веществ, а также отсутствием в его составе тонкодисперсных частиц. Количество вредных примесей обеспечивается использованием качественного исходного сырья и технологией его переработки. Примеры. Кальцинированный оксид магния получали кальцинационным обжигом природного крупнокристаллического сырого магнезита. Состав и структурные особенности продукта по изобретению сведены в таблицы 1 и 2 в сравнении с известным составом (прототипом). Достигаемые технические результаты при использовании объекта изобретения - кальцинированного оксида магния сведены в таблицу 3. Поглотительная способность была определена для поглощения SO2 - содержащих газов, образующихся при сжигании угля на ТЭЦ путем одноразового пропускания через лабораторную адсорбционную колонку с кальцинированным оксидом магния. Было установлено, что заявляемый продукт поглощает SO2 практически полностью. Собственно химическую активность определяли путем оценки гидратируемости материала. Для определения экспериментальной активности к спеканию образцы-цилиндры из патентуемого материала обжигали до спекания при 1500oC с изотермической выдержкой в течение 2 часов, определяли стандартным методом их кажущуюся плотность, вычисления вели по формуле:
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/33/332408.gif)
где P0каж - показатель плотности до спекания;
P'каж - показатель плотности после спекания. Канцерогенность, аллергические и токсические показатели определяли исходя из анализа элементов на спектрометре серии 7000/CP ATI Unicam, учета тех из них, которые обладают канцерогенными или аллергическими и токсическими свойствами, и соотнесения ПДК этих элементов в почве и пище животных с концентрацией их, внесенных с кальцинированным оксидом магния (исходя из норм его добавления в почву и пищу животных). Кроме того, указанные концентрации соотнесены с аналогичными требованиями зарубежных фирм. Как следует из таблицы 3, заявляемое изобретение превышает известный состав по свойствам, характеризующим показатели активности материала, его поглотительной способности, спекаемости, неслеживаемости, и снижению вредных факторов.
Формула изобретения
Активный оксид магния - Основа
Оксид магния в виде периклаза - Не более 10,0
Магнезит - Не более 12,0
Доломитизированный магнезит - Не более 6,0
Силикаты - Не более 2,0
при следующем зерновом составе, мас.%:
Зерен с размерами более 4 мм - Не более 5,0
Зерен с размерами менее 0,5 мм - Не более 70,0
Зерен с размерами 0,5 - 4 мм - Остальное
2. Кальцинированный оксид магния по п.1, отличающийся тем, что он имеет открытую пористость более 35%, удельную поверхность 30 - 60 м2/г, дефектность кристаллической решетки 1,1 - 1,7. 3. Кальцинированный оксид магния по п.1, отличающийся тем, что он содержит микропримеси химических элементов, мас.%:
не более : Cr - 0,015; As - 0,005; Cd - 0,0005; Hq - 0,0005; Pb - 0,01; Sr - 0,0001.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2