Proces proizvodnje opeke MgO-C
Glavne sirovine za MgO-C opeke uključuju topljeni magnezijev oksid ili sinterirani magnezijev oksid, ljuskasti grafit, organska veziva i antioksidanse.
Magnezija
Magnezit je primarna sirovina za proizvodnju MgO-C opeka, dostupnih u obliku topljenog magnezija i sinteriranog magnezija. U usporedbi sa sinteriranim magnezijevim oksidom, taljeni magnezijev oksid ima prednosti kao što su veća kristalna zrna periklaza i veća nasipna gustoća, što ga čini preferiranom sirovinom za proizvodnju MgO-C opeke. Za proizvodnju običnih vatrostalnih materijala na bazi-magnezita, glavni zahtjevi za sirovine od magnezija su visoka{5}}temperaturna čvrstoća i otpornost na koroziju, stoga je naglasak stavljen na čistoću magnezija i omjer C/S i sadržaj B₂O₃ u njegovom kemijskom sastavu. S razvojem metalurške industrije i sve težim uvjetima taljenja, magnezij koji se koristi u opekama MgO-C za metaluršku opremu (konvertori, električne peći, lonci itd.) zahtijeva ne samo specifičan kemijski sastav već i veliku gustoću i veliku veličinu kristalita u smislu mikrostrukture.
Proces proizvodnje magnezitne karbonske opeke. Izvor ugljika
Bilo da se radi o tradicionalnim MgO-C opekama ili naširoko korištenim nisko-ugljičnim MgO-C opekama, grafit u obliku ljuskica primarno se koristi kao izvor ugljika. Grafit je ključna sirovina za MgO-C opeke, uglavnom zbog svojih izvrsnih fizičkih svojstava: ① ne-močljivost troskom; ② visoka toplinska vodljivost; ③ nisko toplinsko širenje. Osim toga, grafit ne prolazi eutektičko taljenje s vatrostalnim materijalima na visokim temperaturama i ima visoku vatrostalnost. Čistoća grafita značajno utječe na performanse MgO-C opeke; općenito, potreban je grafit sa sadržajem ugljika većim od 95%, poželjno većim od 98%.
Osim grafita, čađa se također često koristi u proizvodnji magnezit-ugljičnih opeka. Čađa je visoko dispergirani crni praškasti ugljični materijal proizveden toplinskom razgradnjom ili nepotpunim izgaranjem spojeva ugljikovodika. Ima fine čestice (manje od 1 μm), veliku specifičnu površinu, sadržaj ugljika od 90-99%, visoku čistoću, visoku električnu otpornost, visoku toplinsku stabilnost i relativno nisku toplinsku vodljivost, te pripada kategoriji ne-grafitizirajućeg ugljika. Dodavanje čađe može učinkovito poboljšati otpornost MgO-C opeke na pucanje, povećati sadržaj zaostalog ugljika i povećati gustoću opeke.
Vezivo
Uobičajena veziva koja se koriste u proizvodnji opeke MgO-C uključuju katran ugljena, smolu kamenog ugljena, naftni smolu, kao i posebne ugljične smole, poliole, smolu-modificirane fenolne smole, sintetičke smole itd. Veziva koja se koriste mogu se klasificirati u sljedeće vrste:
Materijali-temeljeni na predstavljanju. Smola ugljenog katrana je termoplastični materijal s prednostima kao što su jak afinitet s grafitom i magnezijem, visoka stopa zaostalog ugljika nakon karbonizacije i niska cijena; naširoko se koristio u prošlosti. Međutim, katranska smola sadrži kancerogene aromatske ugljikovodike, posebno visoke razine benzopirena. Zbog sve veće ekološke svijesti, sada se smanjuje upotreba katranske smole.
Materijali-na bazi smole. Sintetička smola nastaje reakcijom fenola i formaldehida. Može se dobro miješati s vatrostalnim česticama na sobnoj temperaturi i ima visoku stopu zaostalog ugljika nakon karbonizacije, što ga čini glavnim vezivom koje se trenutno koristi za MgO-C opeke. Međutim, staklena mrežasta struktura nastala nakon karbonizacije nije idealna za otpornost vatrostalnog materijala na toplinski udar i otpornost na oksidaciju.
Modificirani materijali na bazi smole i smole. Ako vezivo može formirati 镶嵌 strukturu i-ugljična vlakna na licu mjesta nakon karbonizacije, ono može poboljšati performanse vatrostalnog materijala na visokim-temperaturama.
Antioksidansi
Kako bi se poboljšala otpornost MgO-C opeke na oksidaciju, često se dodaju male količine aditiva. Uobičajeni aditivi uključuju Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN, i nedavno prijavljeni sustavi Al-B-C i Al-SiC-C. Mehanizam aditiva može se grubo podijeliti na dva aspekta: jedan je iz termodinamičke perspektive, gdje na radnim temperaturama aditivi ili njihovi produkti reakcije s ugljikom imaju veći afinitet prema kisiku nego ugljik, stoga se preferirano oksidiraju i štite ugljik; drugi je iz kinetičke perspektive, gdje spojevi formirani aditivima koji reagiraju s O₂, CO ili ugljikom mijenjaju mikrostrukturu vatrostalnog materijala koji-sadrži ugljik, poput povećanja gustoće, blokiranja pora i ometanja difuzije kisika i produkata reakcije.
