מגנזיה פחמן לבני עקשן

עקשן לבני פחמן-מגנזיה קונבנציונלי, המיוצר על פי תהליך הערבוב הקרה-באמצעות קוגד זפת סינטטי, מתקשה ורוכש את החוזק הדרוש ככל שהזפת ניזוקה, וכך נוצר פחמן איזוטרופי מזכוכית. הפחמן אינו מפגין תרמופלסטיות, מה שיכול לספק הקלה בזמן של כמויות גדולות של מתח במהלך האפייה או הטיפול בבטנה. לבני פחמן-מגנזיה המיוצרות באמצעות חומרי אספלט יש פלסטיות גבוהה בטמפרטורה-תודות למבנה הקוק הגרפיט האניזוטרופי שנוצר במהלך תהליך הפחממה של האספלט.

תהליך ייצור

חומרי הגלם העיקריים של לבני MgO-C כוללים מגנזיה מותכת או מגנזיה סינטרת, גרפיט פתיתים, קלסרים אורגניים ונוגדי חמצון.

מגנזיה

מגנזיה היא חומר הגלם העיקרי לייצור לבני MgO-C, והיא מחולקת למגנזיה מותכת ומגנזיה מרובעת. בהשוואה למגנזיה מחוטאת, למגנזיה מותכת יש את היתרונות של גרגרי גביש גס פריקלאז וצפיפות נפח חלקיקים גבוהה, והיא חומר הגלם העיקרי המשמש בייצור של חסין לבני פחמן מגנזיה. הייצור של חומרים עקשניים מגנזיה רגילים דורש מחומרי גלם מגנזיה בעלי חוזק-טמפרטורות גבוה ועמידות בפני קורוזיה. לכן, יש לשים לב לטוהר המגנזיה וליחס C/S ותכולת B2O3 בהרכב הכימי שלה. עם התפתחות התעשייה המתכתית, תנאי ההיתוך הופכים תובעניים יותר ויותר. המגנזיה המשמשת בלבני MgO–C המשמשות בציוד מתכות (ממירים, תנורים חשמליים, מצקות ועוד), דורשת בנוסף להרכב הכימי גם צפיפות גבוהה וצפיפות גבוהה מבחינת המבנה הארגוני. קריסטל גדול.

בין אם בלבני MgO-C מסורתיות או בלבני MgO-נמוכות-פחמן בשימוש נרחב, גרפיט פתיתים משמש בעיקר כמקור הפחמן שלו. הגרפיט, כחומר הגלם העיקרי לייצור של לבני MgO-C, נהנה בעיקר מהתכונות הפיזיקליות המצוינות שלו: ① אי-הרטבה של סיגים. ② מוליכות תרמית גבוהה. ③ התפשטות תרמית נמוכה. בנוסף, גרפיט וחומרים עקשן אינם מתמזגים בטמפרטורות גבוהות ובעלי עמידות גבוהה. לטוהר הגרפיט יש השפעה רבה על הביצועים של לבני MgO-C. בדרך כלל, יש להשתמש בגרפיט עם תכולת פחמן של יותר מ-95%, רצוי יותר מ-98%.

בנוסף לגרפיט, נעשה שימוש נפוץ בפחמן שחור גם בייצור עקשן לבני פחמן מגנזיה. פחמן שחור הוא חומר פחמני אבקתי שחור מפוזר מאוד המיוצר על ידי פירוק תרמי או בעירה לא מלאה של פחמימנים. חלקיקי הפחמן השחור קטנים (פחות מ-1 מיקרומטר), שטח הפנים הספציפי גדול ושבריר המסה של הפחמן הוא 90~99%, טוהר גבוה, התנגדות אבקה גדולה, יציבות תרמית גבוהה, מוליכות תרמית נמוכה, וקשה-לביצוע גרפיטציה של פחמן. הוספה של פחמן שחור יכולה לשפר ביעילות את עמידות ההתפרקות של לבני MgO-C, להגדיל את כמות הפחמן שיורית ולהגדיל את צפיפות הלבנים.

קלסרים נפוצים בייצור של לבני MgO-C כוללים זפת פחם, זפת פחם וזפת נפט, כמו גם שרפים פחמיים מיוחדים, פוליאולים, שרפים פנולים שעברו אספלט, שרפים סינתטיים וכו'. נעשה שימוש בסוגים הבאים של חומרי קשירה:

1) חומרים דמויי אספלט-. אספלט זפת הוא חומר תרמופלסטי בעל זיקה גבוהה לתחמוצת גרפיט ומגנזיום, שיעור שאריות פחמן גבוה לאחר הפחממה ועלות נמוכה. זה היה בשימוש נרחב בעבר; עם זאת, אספלט זפת מכיל פחמימנים ארומטיים מסרטנים, במיוחד תכולת הבנזו-. גָבוֹהַ; עקב הגברת המודעות הסביבתית, השימוש באספלט זפת הולך ופוחת.

2) חומרי שרף. שרף סינטטי מיוצר על ידי תגובה של פנול ופורמלדהיד. זה יכול להיות מעורב היטב עם חלקיקים עקשן בטמפרטורת החדר. לאחר הפחמן, שיעור שאריות הפחמן גבוה. זהו הגורם המקשר העיקרי המשמש כיום בייצור של לבני MgO-C; עם זאת, הוא נוצר לאחר פחמיזה מבנה הרשת הזכוכיתי אינו אידיאלי לעמידות בפני זעזועים תרמיים ועמידות בפני חמצון של חומרים עקשנים.

3) חומרים ששונו על בסיס אספלט ושרף. אם הקלסר יכול ליצור מבנה פסיפס וליצור חומר סיבי פחמן באתרו לאחר הפחמול, אזי הקושר הזה ישפר את ביצועי הטמפרטורה הגבוהה- של החומר העמיד.

על מנת לשפר את עמידות החמצון של לבני MgO-C, לעתים קרובות מוסיפים כמות קטנה של תוספים. התוספים הנפוצים הם Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC ו-B4C. , BN והתוספים שדווחו לאחרונה על סדרת Al-B-C ו-Al-SiC-C [5–7]. ניתן לחלק באופן גס את עקרון העבודה של תוספים לשני היבטים: מצד אחד, מנקודת המבט התרמודינמית, כלומר בטמפרטורת העבודה, תוספים או תוספים מגיבים עם פחמן ליצירת חומרים אחרים, והזיקה שלהם לחמצן גדולה מהזיקה בין פחמן לחמצן. , לפני חמצון הפחמן כדי להגן על הפחמן; מצד שני, מנקודת מבט קינטית, התרכובות שנוצרות על ידי התגובה של תוספים עם O2, CO או פחמן משנות את המיקרו-מבנה של חומרים עקשנים מרוכבים מפחמן, כגון הגדלת הצפיפות, חסימת נקבוביות, מניעת דיפוזיה של חמצן ותוצרי תגובה וכו'.

החומרים העקשנים ששימשו בקווי הסיגים המוקדמים של המצקת היו לבנים אלקליות באיכות גבוהה- כגון לבני מגנזיה-לבני כרום מלוכדות ישירות ולבני מגנזיה-מלוכדות באלקטרופוזיה. לאחר שהשתמשו בהצלחה בלבני MgO-C בממירים, נעשה שימוש בלבני MgO-C גם בקו הסיגים של מצקת הזיקוק והשיגו תוצאות טובות.

מחקרים מראים שלבני MgO-C העשויות מתערובת של מגנזיה מותכת ומגנזיה מסונטת, בתוספת 15% גרפיט פתיתי זרחן וכמות קטנה של סגסוגת אלומיניום-מגנזיום כנוגדי חמצון, יש להם השפעות שימוש טובות וקיבולת של 100 טון. בשימוש בקו הסיגים של מצקת LF, בהשוואה ללבני MgO-C עם תכולת C של 18% ללא נוגדי חמצון, שיעור הנזק מופחת ב-20-30%, ושיעור השחיקה הממוצע הוא 1.2-1.3 מ"מ/תנור.