Διαδικασία παραγωγής τούβλων MgO-C
Οι κύριες πρώτες ύλες για τούβλα MgO-C περιλαμβάνουν τηγμένη μαγνησία ή πυροσυσσωματωμένη μαγνησία, νιφάδες γραφίτη, οργανικά συνδετικά και αντιοξειδωτικά.
Μαγνησία
Η μαγνησία είναι η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή τούβλων MgO-C, που διατίθεται σε τηγμένη μαγνησία και σε συντηγμένη μαγνησία. Σε σύγκριση με τη συντηγμένη μαγνησία, η τηγμένη μαγνησία έχει πλεονεκτήματα, όπως μεγαλύτερους κόκκους κρυστάλλου περικλάσης και υψηλότερη πυκνότητα όγκου, καθιστώντας την την προτιμώμενη πρώτη ύλη για την παραγωγή τούβλων MgO-C. Για την παραγωγή συνηθισμένων πυρίμαχων{4}}με βάση τη μαγνησία, οι κύριες απαιτήσεις για πρώτες ύλες μαγνησίας είναι η υψηλή- αντοχή σε θερμοκρασία και η αντοχή στη διάβρωση, επομένως δίνεται έμφαση στην καθαρότητα της μαγνησίας και στην αναλογία C/S και στην περιεκτικότητα σε B2O3 στη χημική της σύνθεση. Με την ανάπτυξη της μεταλλουργικής βιομηχανίας και τις όλο και πιο σκληρές συνθήκες τήξης, η μαγνησία που χρησιμοποιείται σε τούβλα MgO-C για μεταλλουργικό εξοπλισμό (μετατροπείς, ηλεκτρικοί κλίβανοι, κουτάλες κ.λπ.) απαιτεί όχι μόνο ειδική χημική σύνθεση αλλά και υψηλή πυκνότητα και μεγάλο μέγεθος κρυσταλλίτη όσον αφορά τη μικροδομή.
Διαδικασία παραγωγής τούβλου άνθρακα μαγνησίας Πηγή άνθρακα
Είτε σε παραδοσιακά τούβλα MgO-C είτε σε ευρέως χρησιμοποιούμενα τούβλα χαμηλού-MgO-C, ο νιφάδας γραφίτης χρησιμοποιείται κυρίως ως πηγή άνθρακα. Ο γραφίτης είναι βασική πρώτη ύλη για τα τούβλα MgO-C, κυρίως λόγω των εξαιρετικών φυσικών του ιδιοτήτων: ① μη-διαβρεξιμότητα από σκωρία. ② υψηλή θερμική αγωγιμότητα. ③ χαμηλή θερμική διαστολή. Επιπλέον, ο γραφίτης δεν υφίσταται ευτηκτική τήξη με πυρίμαχα σε υψηλές θερμοκρασίες και έχει υψηλή ανθεκτικότητα. Η καθαρότητα του γραφίτη επηρεάζει σημαντικά την απόδοση των τούβλων MgO-C. Γενικά, απαιτείται γραφίτης με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 95%, κατά προτίμηση μεγαλύτερη από 98%.
Εκτός από τον γραφίτη, η αιθάλη χρησιμοποιείται επίσης συνήθως στην παραγωγή τούβλων από μαγνησία-ανθρακί. Η αιθάλη είναι ένα υψηλής διασποράς μαύρο ανθρακώδες υλικό που παράγεται από θερμική αποσύνθεση ή ατελής καύση ενώσεων υδρογονανθράκων. Έχει λεπτά σωματίδια (λιγότερο από 1 μm), μεγάλη ειδική επιφάνεια, περιεκτικότητα σε άνθρακα 90–99%, υψηλή καθαρότητα, υψηλή ηλεκτρική ειδική αντίσταση, υψηλή θερμική σταθερότητα και σχετικά χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, που ανήκουν στην κατηγορία του άνθρακα που δεν γραφιτίζει. Η προσθήκη αιθάλης μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την αντίσταση στο τρίψιμο των τούβλων MgO-C, να αυξήσει την περιεκτικότητα σε υπολειμματικό άνθρακα και να ενισχύσει την πυκνότητα των τούβλων.
Βιβλιοδέτης
Τα κοινά συνδετικά που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή τούβλων MgO- περιλαμβάνουν λιθανθρακόπισσα, πίσσα λιθανθρακόπισσας, πίσσα πετρελαίου, καθώς και ειδικές ανθρακούχες ρητίνες, πολυόλες, πίσσα-τροποποιημένες φαινολικές ρητίνες, συνθετικές ρητίνες κ.λπ. Τα συνδετικά που χρησιμοποιούνται μπορούν να ταξινομηθούν στους ακόλουθους τύπους:
Υλικά βασισμένα σε πίσσα-. Η πίσσα λιθανθρακόπισσας είναι ένα θερμοπλαστικό υλικό με πλεονεκτήματα όπως ισχυρή συγγένεια με γραφίτη και μαγνησία, υψηλό ποσοστό υπολειμματικού άνθρακα μετά την ενανθράκωση και χαμηλό κόστος. χρησιμοποιήθηκε ευρέως στο παρελθόν. Ωστόσο, η πίσσα λιθανθρακόπισσας περιέχει καρκινογόνους αρωματικούς υδρογονάνθρακες, ιδιαίτερα υψηλά επίπεδα βενζοπυρενίου. Λόγω της αυξανόμενης περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης, η χρήση λιθανθρακόπισσας μειώνεται τώρα.
Υλικά με βάση τη ρητίνη-. Η συνθετική ρητίνη παράγεται από την αντίδραση φαινόλης και φορμαλδεΰδης. Μπορεί να αναμιχθεί καλά με πυρίμαχα σωματίδια σε θερμοκρασία δωματίου και έχει υψηλό ποσοστό υπολειμματικού άνθρακα μετά την ενανθράκωση, καθιστώντας το το κύριο συνδετικό που χρησιμοποιείται επί του παρόντος για τούβλα MgO-C. Ωστόσο, η δομή υαλώδους δικτύου που σχηματίζεται μετά την ενανθράκωσή του δεν είναι ιδανική για την αντοχή σε θερμικό σοκ και την αντίσταση στην οξείδωση του πυρίμαχου υλικού.
Τροποποιημένα υλικά με βάση την πίσσα και τη ρητίνη. Εάν το συνδετικό μπορεί να σχηματίσει μια δομή και-in situ ίνες άνθρακα μετά την ενανθράκωση, μπορεί να βελτιώσει την απόδοση του πυρίμαχου υλικού σε υψηλή- θερμοκρασία.
Αντιοξειδωτικά
Για να βελτιωθεί η αντίσταση στην οξείδωση των τούβλων MgO-C, προστίθενται συχνά μικρές ποσότητες προσθέτων. Τα κοινά πρόσθετα περιλαμβάνουν Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN και πιο πρόσφατα αναφερθέντα συστήματα Al-B-B{1{0}C και Al{1}{1}{1}C. Ο μηχανισμός των προσθέτων μπορεί χονδρικά να χωριστεί σε δύο όψεις: η μία είναι από θερμοδυναμική άποψη, όπου σε θερμοκρασίες εργασίας, τα πρόσθετα ή τα προϊόντα αντίδρασης τους με άνθρακα έχουν μεγαλύτερη συγγένεια για το οξυγόνο από τον άνθρακα, επομένως οξειδώνονται κατά προτίμηση και προστατεύουν τον άνθρακα. η άλλη είναι από κινητική άποψη, όπου οι ενώσεις που σχηματίζονται από πρόσθετα που αντιδρούν με O2, CO ή άνθρακα αλλάζουν τη μικροδομή του άνθρακα-που περιέχει πυρίμαχο υλικό, όπως η αύξηση της πυκνότητας, η απόφραξη των πόρων και η παρεμπόδιση της διάχυσης του οξυγόνου και των προϊόντων αντίδρασης.
