Mattoni refrattari al carbonio di magnesia

I tradizionali mattoni refrattari di magnesia-carbonio, prodotti secondo il processo di miscelazione-a freddo con un legante di catrame sintetico, si induriscono e acquisiscono la resistenza necessaria quando il catrame viene danneggiato, formando così carbonio vetroso isotropo. Il carbonio non presenta termoplasticità, il che può fornire un sollievo tempestivo da grandi quantità di stress durante la cottura o la manipolazione del rivestimento. I mattoni in carbonio di magnesia-prodotti con leganti asfaltici hanno un'elevata plasticità-alle alte temperature dovuta alla struttura anisotropa di coke grafitato formata durante il processo di carbonizzazione dell'asfalto.

processo di produzione

Le principali materie prime dei mattoni MgO–C comprendono magnesia fusa o magnesia sinterizzata, grafite in scaglie, leganti organici e antiossidanti.

magnesia

La magnesia è la principale materia prima per la produzione di mattoni MgO–C ed è divisa in magnesia fusa e magnesia sinterizzata. Rispetto alla magnesia sinterizzata, la magnesia fusa presenta i vantaggi dei grani di cristallo di periclasio grossolani e dell'elevata densità di volume delle particelle ed è la principale materia prima utilizzata nella produzione di mattoni refrattari di magnesia in carbonio. La produzione di normali materiali refrattari alla magnesia richiede che le materie prime a base di magnesia abbiano resistenza alle alte-temperature e resistenza alla corrosione. Pertanto, è necessario prestare attenzione alla purezza della magnesia, al rapporto C/S e al contenuto di B2O3 nella sua composizione chimica. Con lo sviluppo dell’industria metallurgica, le condizioni di fusione stanno diventando sempre più impegnative. La magnesia utilizzata nei mattoni MgO–C utilizzati nelle apparecchiature metallurgiche (convertitori, forni elettrici, siviere, ecc.), oltre alla composizione chimica, richiede anche un'alta densità e un'alta densità in termini di struttura organizzativa. Grande cristallo.

Sia nei tradizionali mattoni a base di MgO-C che nei mattoni a basso-carbonio di MgO-C ampiamente utilizzati, la grafite in scaglie viene utilizzata principalmente come fonte di carbonio. La grafite, come principale materia prima per la produzione di mattoni MgO-C, beneficia principalmente delle sue eccellenti proprietà fisiche: ① Non-bagnabilità delle scorie. ②Alta conduttività termica. ③Bassa dilatazione termica. Inoltre, la grafite e i materiali refrattari non fondono ad alte temperature e presentano un'elevata refrattarietà. La purezza della grafite ha una grande influenza sulle prestazioni dei mattoni MgO-C. In generale, si dovrebbe utilizzare grafite con un contenuto di carbonio superiore al 95%, preferibilmente superiore al 98%.

Oltre alla grafite, anche il nerofumo è comunemente utilizzato nella produzione di mattoni refrattari al carbonio e magnesia. Il nerofumo è un materiale carbonioso polveroso nero altamente disperso prodotto dalla decomposizione termica o dalla combustione incompleta di idrocarburi. Le particelle di nerofumo sono piccole (meno di 1 μm), l'area superficiale specifica è ampia e la frazione di massa del carbonio è del 90~99%, elevata purezza, grande resistività della polvere, elevata stabilità termica, bassa conduttività termica ed è un carbonio difficile da-grafitizzare-. L'aggiunta di nerofumo può migliorare efficacemente la resistenza alla scheggiatura dei mattoni MgO-C, aumentare la quantità di carbonio residuo e aumentare la densità dei mattoni.

I leganti comunemente utilizzati nella produzione di mattoni MgO-C includono catrame di carbone, pece di carbone e pece di petrolio, nonché speciali resine carboniose, polioli, resine fenoliche modificate con asfalto, resine sintetiche, ecc. Vengono utilizzati i seguenti tipi di agenti leganti:

1) Sostanze simili all'asfalto-. L'asfalto bituminoso è un materiale termoplastico con elevata affinità per la grafite e l'ossido di magnesio, elevato tasso residuo di carbonio dopo la carbonizzazione e basso costo. È stato ampiamente utilizzato in passato; tuttavia, l'asfalto bituminoso contiene idrocarburi aromatici cancerogeni, in particolare il contenuto di benzo-. Alto; a causa della maggiore consapevolezza ambientale, l'uso dell'asfalto bituminoso sta ora diminuendo.

2) Sostanze resinose. La resina sintetica è prodotta dalla reazione di fenolo e formaldeide. Può essere ben miscelato con particelle refrattarie a temperatura ambiente. Dopo la carbonizzazione, il tasso di residui di carbonio è elevato. È il principale legante attualmente utilizzato nella produzione dei mattoni MgO-C; tuttavia, si forma dopo la carbonizzazione. La struttura a rete vetrosa non è ideale per la resistenza agli shock termici e alla resistenza all'ossidazione dei materiali refrattari.

3) Sostanze modificate a base di asfalto e resina. Se il legante può formare una struttura a mosaico e formare materiale in fibra di carbonio in situ dopo la carbonizzazione, allora questo legante migliorerà le prestazioni alle alte-temperature del materiale refrattario.

Per migliorare la resistenza all'ossidazione dei mattoni MgO-C, spesso viene aggiunta una piccola quantità di additivi. Gli additivi comuni sono Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC e B4C. , BN e gli additivi della serie Al-B-C e Al-SiC-C recentemente riportati [5–7]. Il principio di funzionamento degli additivi può essere grossolanamente suddiviso in due aspetti: da un lato, dal punto di vista termodinamico, cioè alla temperatura di lavoro, gli additivi o gli additivi reagiscono con il carbonio per formare altre sostanze, e la loro affinità con l'ossigeno è maggiore dell'affinità tra carbonio e ossigeno. , prima che il carbonio venga ossidato per proteggere il carbonio; d'altra parte, da una prospettiva cinetica, i composti generati dalla reazione degli additivi con O2, CO o carbonio modificano la microstruttura dei materiali refrattari compositi di carbonio, ad esempio aumentando la densità, bloccando i pori, ostacolando la diffusione dell'ossigeno e dei prodotti di reazione, ecc.

I materiali refrattari utilizzati nelle prime linee delle scorie della siviera erano mattoni alcalini di alta-qualità, come mattoni di magnesia-cromo legati direttamente e mattoni di magnesia-cromo legati per elettrofusione. Dopo che i mattoni di MgO-C sono stati utilizzati con successo nei convertitori, i mattoni di MgO-C sono stati utilizzati anche nella linea delle scorie della siviera di raffinazione e hanno ottenuto buoni risultati.

La ricerca mostra che i mattoni MgO-C costituiti da una miscela di magnesia fusa e magnesia sinterizzata, più il 15% di grafite in scaglie di fosforo e una piccola quantità di lega di magnesio-alluminio come antiossidanti, hanno buoni effetti di utilizzo e hanno una capacità di 100 tonnellate. Se utilizzati nella linea delle scorie della siviera LF, rispetto ai mattoni MgO-C con un contenuto di C del 18% senza antiossidanti, il tasso di danno è ridotto del 20-30% e il tasso medio di erosione è di 1,2-1,3 mm/forno.