Proces produkcji cegieł MgO-C
Główne surowce do produkcji cegieł MgO-C obejmują magnezję topioną lub magnezję spiekaną, grafit płatkowy, spoiwa organiczne i przeciwutleniacze.
Magnezja
Magnezja jest głównym surowcem do produkcji cegieł MgO-C, dostępnym w postaci tlenku magnezu topionego i magnezu spiekanego. W porównaniu z magnezją spiekaną, tlenek magnezu ma zalety, takie jak większe ziarna kryształów peryklazy i większa gęstość nasypowa, co czyni go preferowanym surowcem do produkcji cegieł MgO-C. Do produkcji zwykłych materiałów ogniotrwałych-na bazie tlenku magnezu głównymi wymaganiami dotyczącymi surowców magnezowych są-wysoka wytrzymałość temperaturowa i odporność na korozję, dlatego nacisk kładzie się na czystość tlenku magnezu oraz stosunek C/S i zawartość B₂O₃ w jego składzie chemicznym. Wraz z rozwojem przemysłu metalurgicznego i coraz trudniejszymi warunkami wytapiania tlenek magnezu stosowany w cegłach MgO-C do urządzeń metalurgicznych (przetworniki, piece elektryczne, kadzie itp.) wymaga nie tylko określonego składu chemicznego, ale także dużej gęstości i dużej wielkości krystalitów pod względem mikrostruktury.
Proces produkcji cegły magnezytowej Źródło węgla
Niezależnie od tego, czy chodzi o tradycyjne cegły MgO-C, czy o powszechnie stosowane cegły-o niskiej zawartości węgla MgO-C, jako źródło węgla stosowany jest przede wszystkim grafit płatkowy. Grafit jest kluczowym surowcem do produkcji cegieł MgO-C, głównie ze względu na jego doskonałe właściwości fizyczne: ① brak-zwilżalności przez żużel; ② wysoka przewodność cieplna; ③ niska rozszerzalność cieplna. Ponadto grafit nie ulega topieniu eutektyki z materiałami ogniotrwałymi w wysokich temperaturach i ma wysoką ogniotrwałość. Czystość grafitu znacząco wpływa na parametry użytkowe cegieł MgO-C; ogólnie wymagany jest grafit o zawartości węgla większej niż 95%, korzystnie większej niż 98%.
Oprócz grafitu do produkcji cegieł węglowych-magnezowych powszechnie stosuje się również sadzę. Sadza techniczna to wysoko zdyspergowany czarny sproszkowany materiał węglowy powstający w wyniku rozkładu termicznego lub niepełnego spalania związków węglowodorowych. Ma drobne cząstki (mniejsze niż 1 μm), dużą powierzchnię właściwą, zawartość węgla 90–99%, wysoką czystość, wysoką rezystywność elektryczną, wysoką stabilność termiczną i stosunkowo niską przewodność cieplną, należącą do-kategorii węgla niegrafityzującego. Dodatek sadzy może skutecznie poprawić odporność cegieł MgO-C na odpryskiwanie, zwiększyć zawartość węgla resztkowego i zwiększyć gęstość cegieł.
Spoiwo
Typowe spoiwa stosowane w produkcji cegieł MgO-C obejmują smołę węglową, pak węglowy, pak naftowy, a także specjalne żywice węglowe, poliole, żywice fenolowe-modyfikowane pakem, żywice syntetyczne itp. Stosowane spoiwa można podzielić na następujące typy:
Materiały- oparte na prezentacji. Pak ze smoły węglowej jest materiałem termoplastycznym mającym takie zalety, jak silne powinowactwo z grafitem i magnezją, wysoka zawartość węgla resztkowego po karbonizacji i niski koszt; był szeroko stosowany w przeszłości. Jednakże smoła węglowa zawiera rakotwórcze węglowodory aromatyczne, zwłaszcza duże ilości benzopirenu. W związku z rosnącą świadomością ekologiczną, obecnie zmniejsza się wykorzystanie paku węglowego.
Materiały na bazie żywicy-. Żywica syntetyczna powstaje w wyniku reakcji fenolu i formaldehydu. Można go dobrze mieszać z cząstkami ogniotrwałymi w temperaturze pokojowej i charakteryzuje się dużą zawartością węgla resztkowego po karbonizacji, co czyni go głównym spoiwem stosowanym obecnie w cegłach MgO-C. Jednakże szklista struktura sieciowa powstająca po jej karbonizacji nie jest idealna pod względem odporności materiału ogniotrwałego na szok termiczny i odporność na utlenianie.
Materiały modyfikowane na bazie smoły i żywicy. Jeśli spoiwo może utworzyć strukturę i-włókna węglowe in situ po karbonizacji, może poprawić parametry materiału ogniotrwałego w-temperaturach.
Przeciwutleniacze
Aby poprawić odporność na utlenianie cegieł MgO-C, często dodaje się niewielkie ilości dodatków. Typowe dodatki obejmują Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN, a ostatnio opisane systemy Al-B-C i Al-SiC-C. Mechanizm dodatków można z grubsza podzielić na dwa aspekty: jeden z perspektywy termodynamicznej, gdzie w temperaturach roboczych dodatki lub produkty ich reakcji z węglem mają większe powinowactwo do tlenu niż węgiel, w ten sposób są preferencyjnie utleniane i chronią węgiel; drugi dotyczy perspektywy kinetycznej, gdzie związki utworzone przez dodatki reagujące z O₂, CO lub węglem zmieniają mikrostrukturę materiału ogniotrwałego-zawierającego węgiel, na przykład zwiększając gęstość, blokując pory i utrudniając dyfuzję tlenu i produktów reakcji.
