Общие сведения о магнезиально-силикатных породах и требования металлургической промышленности к их качеству

Для производства форстеритовых огнеупорных материалов и изделий могут быть использованы главным образом ультраосновные горные породы — оливиниты, дуниты, серпентиниты, тальк и тальковый камень, в редких случаях перидотиты, содержащие небольшое количество примесей (например уральские). Иногда при кладке и футеровке обжиговых печей, сушилок и других агрегатов, где температура не превышает 1200° С, используются вулканические туфы.

Оливинит представляет собой почти мономинеральную изверженную полнокристаллическую горную породу, состоящую из минерала оливина и некоторого количества магнетита. Обычно вследствие воздействия влаги оливиниты с поверхности выветриваются, что сопровождается переходом большей или меньшей части оливина в водный силикат магния — серпентин, а также в брусит и магнезит.

Дунит — интрузивная ультраосновная порода, состоящая из оливина с небольшим количеством (около 3%) хромшпинелида.

Серпентинит — метаморфическая горная порода, образовавшаяся за счет гидротермально-автометасоматического изменения гипербазитов. Состоит главным образом из серпентиновых минералов, в качестве постоянной примеси присутствуют карбонаты и магнетит; из непостоянных примесей характерны хромит, тальк, актинолит, тремолит, брусит, кварц, халцедон.

Тальк — минерал, представляющий собой водный силикат магния Mg3(OH)2Si4O10. Кристаллизуется в моноклинной сингонии, твердость его по шкале Mooca около единицы, огнеупорность чистого талька 1560—1550° С. Плотные разновидности талька называются стеатитом. Часто в состав тальковых пород входят магнезит, хлорит, актинолит, серпентин, доломит и тремолит. Массивные разности тальковых пород, содержащих менее 75% талька и которые можно подвергнуть распиловке, называют тальковыми камнями. В промышленности используются тальк-магнезитовый (тальк-брейнеритовый) и тальк-хлоритовый камень, причем первый, имеющий огнеупорность 1400—1500°С, применяется главным образом для футеровки вращающихся печей на цементных заводах, а второй — с огнеупорностью 1000—1100°C и высокой химической стойкостью — для производства кислотостойкого камня.

Общих требований к качеству магматических пород, используемых для производства форстеритовых огнеупоров, нет. В каждом конкретном случае для их оценки должны быть проведены технологические испытания, на основе которых разрабатываются технологические условия и кондиции.

Наиболее пригодным видом сырья для производства форстеритовых огнеупоров являются оливиниты, не содержащие гидратной воды и по своему составу приближающиеся к форстериту (Mg2SiO4). Хорошим сырьем являются также дуниты — они высокоогнеупорны (свыше 1700°), но в отличие от оливинитов содержат воду, что обусловливает при производстве форстеритовых огнеупоров необходимость предварительного их обжига. Вследствие того что дуниты и оливиниты при нагревании не претерпевают значительных объемных изменений, они могли бы использоваться как огнеупорный материал и в естественном виде, однако значительная их твердость (около 6,5 по шкале Mooca) и хрупкость затрудняет распиловку.

Серпентиниты также можно использовать для получения форстеритовых огнеупоров, однако огнеупорность их несколько ниже (1500—1560), что обусловливает необходимость ввода в шихту окиси магния, обычно в виде кристаллического магнезита.

При оценке силикатов магния как огнеупорного сырья необходимо учитывать, что самыми вредными примесями служат глинозем и окись кальция, которые, являясь плавнями, резко снижают огнеупорность материала. Окислы железа также понижают огнеупорность, но способствуют спеканию форстеритовых огнеупоров.

Чрезвычайно вредны также примеси хлорита. Желательны примеси карбонатов магния и брусита, повышающие огнеупорность магнезиально-силикатных пород.

Обычно в силикатно-магнезиальном сырье, используемом для производства форстеритовых огнеупоров, содержание Al2O3 должно быть не более 2,3%, Fe2O3+F2O — не более 6% для первосортной продукции и не более 12—15% для продукции более низкого качества; CaO — не более 1,5—2,0%; MgO — не менее 37% для серпентинитов и не менее 25% — для тальков.