ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Предназначен для получения керамических электроизоляци­онных материалов и может быть использован электротехнической промышленности, преимущественно в трубчатых электрона­гревателях.

Сущность способа заключается в том, что кроме индивиду­альных свойств веществ, находящихся в расплаве, решающее зна­чение имеет кислотно-основное взаимодействие компонентов. Повышение основности расплава вызывает увеличение коэффи­циентов активности и, следовательно, общей активности основ­ных компонентов расплава и уменьшение общей активности ки­слотных компонентов, то есть изменяя основность, можно эффек­тивно управлять кристаллизацией магнезиального расплава и, что особенно важно, распределением примесных оксидов, поскольку их температуры и поля кристаллизации на диаграммах состояния систем связаны с их активностью.

При плавке магнийсодержащего сырья (mg(oh) ₂-mgco₃) вначале удаляются летучие Н ₂0 или СО ₂, затем обра­зуется расплавmgo, содержащий примесные оксиды: СаО, fe ₂О ₃, которые снижают электрофизические свойства плавле­ного периклаза. Добавление в расплав щелочного полевого шпата, в состав которого входятk₂o,na₂o,sio₂, al ₂o ₃, вызывает повышение основности магнезиального расплава, причем совместное действиеk₂oиna₂oоказалось более эф­фективным, чем индивидуальные при равной массовой доле введенных щелочей.

Повышение основности расплава вызывает увеличение,, коэффициента активности основных компонентов, то есть ок­сидов СаО и mgo, при этом активность СаО возрастает более существенно, чем mgo, поскольку оксид кальция более основ­ной компонент. Поэтому в соответствии с принципом кислот­но-основного взаимодействия температурный интервал и поле кристаллизации СаО уменьшаются, а mgo, наоборот, увели-чиваются (температура плавления mgo снижается на 150-200°С), из-за этого магнезиальный расплав кристаллизуется в два этапа. Вначале кристаллизуется около 60 мас.% чистого монокристаллического периклаза и толькоl1,6 мас.%mg₂sio₄, также образуется небольшое количество твердого раствора

mg_1-хca _xo, причем массовая доля в нем СаО не пре­вышает 0,4%. Твердая фаза свободного СаО перемещается в магнезиальном расплаве за счет диффузии, частично вза­имодействует с оксидамиsio₂и mgo на втором этапе кри­сталлизации с образованием монтичеллитаcamgsio₄, но большая часть мигрирует в корку периклазового блока и уча­ствует в твердофазных процессах.

Существенное влияние на миграцию примесных соединений оказывает снижение вязкости магнезиального расплава в присутствии al ₂o ₃, введенного с добавкой щелочного поле­вого пшата. В том случае, когда массовая доля щелочного по­левого шпата, введенного при плавке, будет менее 0,5 мас.% снижается коэффициент миграции СаО, следовательно, воз­растает вероятность появления в электроизоляционном мате­риале свободного оксида кальция, вызывающего ухудшение его электроизоляционных свойств и ресурса работы ТЭНов.

При массовой доле щелочного полевого шпата более 2,57%, в электроизоляционном материале будет избыточное количество щелочей, которые также ухудшают свойства мате­риала. При осуществлении способа в качестве добавки брали щелочной полевой шпат, содержащий, мас.%:k₂o6,0;na₂o3,2;sio₂67,1; al ₂o ₃ 13,2;mgo0,7; fe ₂О ₃ 0,4. Для опытной плавки в электродуговой руднотермической печи ОКБ-955Н использовали брусит по ТУ 14-8-392-82.

Опытные плавки вели следующим образом. Розжиг печи осуществляли на пониженной ступени печного трансформато­ра. Первую порцию брусита в ванну электропечи загружали массой 540 кг. После достижения устойчивого рабочего тока электропечь переводили на автоматическое управление с ре­жимом по нагрузке 6,6 кА и 70В. Введение добавки щелочного полевого шпата чередовали с загрузкой брусита. Массовая до­ля первой порции добавки составляла 0,2-3,0% (1,1-16,2 кг от массы брусита). Далее вели процесс в такой же после­довательности, чередуя загрузку щелочного полевого шпата и брусита. Окончание плавки фиксировали по заполнению ван­ны печи и выходу электродов при наличии гладкого зеркала расплава под ними. Продолжительность выплавления блока предлагаемым способом составила 44 ч. Естественное охлаж­дение блока продолжалось в течение 110ч.

От каждой зоны блока отбирали пробы кускового мате­риала. На основании химического и фазового составов были рассчитаны баланс распределения микропримесей, процентное соотношение сортового периклаза и недоплава. Отсутствие начального этапа кристаллизации (около 10% расплава), ха­рактерного для прототипа, и увеличение массовой доли кри­сталлизующейся части расплава до 60 мас.% за счет воз­действия на основность расплава приводит к возрастанию массовой доли годного продукта в 1,22-1,47 раза, главным об­разом первого класса и снижению недоплава на 9,5-20,4%.