鎂碳磚原材料都有什麽
鎂碳磚的主要原料包括電熔鎂砂或燒結鎂砂、鱗片狀石墨、有機結合劑以及抗氧化劑。
1、鎂砂
鎂砂是生產MgO_C磚的主要原料,有電熔鎂砂和燒結鎂砂之分。電熔鎂砂與燒結鎂砂相比具有方鎂石結晶粒粗大、顆粒體積密度大等優點,是生產鎂碳磚中主要選用的原料。生產普通鎂質耐火材料,對鎂砂原料要求主要具有高溫強度和耐侵蝕性能,因此註重鎂砂的純度及化學成分中的C/S比和B2O3含量。隨著冶金工業的發展,冶煉條件日益苛刻,在冶金設備(轉爐、電爐、鋼包等)上應用的MgO_C磚所用的鎂砂,除了化學成分外,在組織結構方面,還要求高密度和大結晶。
2、碳源
不論是在傳統的MgO-C磚還是在大量使用的低碳MgO-C磚,主要利用鱗片狀石墨作為其碳源。石墨作為生產MgO-C磚的主要原料,主要得益於其優良的物理性能:①對爐渣的不濕潤性。②高的導熱性。③低的熱膨脹性。此外,石墨與耐火材料在高溫下不發生***熔,耐火度高。石墨的純度對MgO-C磚的使用性能影響較大,壹般要使用碳含量大於95%,最好是大於98%的石墨。
除石墨外,炭黑也普遍用於鎂碳磚的生產。炭黑是由烴類碳氫化合物的熱分解或不完全燃燒制得的具有高度分散的黑色粉末狀碳質物料,炭黑顆粒細小(小於1μm),比表面積大,碳的質量分數為90~99%,純度高,粉末電阻率大,熱穩定性高,熱導率較低,屬難石墨化碳。炭黑的加入可有效改善MgO-C磚的抗剝落性,增加殘碳量,並提高磚的密度。
3、結合劑
生產MgO-C磚常用的結合劑有煤焦油,煤瀝青和石油瀝青,以及特殊碳質樹脂,多元醇,瀝青變性酚醛樹脂,合成樹脂等。所用到的結合劑有以下幾種類型:
1)瀝青類物質。焦油瀝青是壹種熱塑性材料,具有與石墨、氧化鎂親和力大,炭化後殘碳率高,成本低的特點,過去曾大量使用;但是焦油瀝青中含有致癌的芳香烴,尤其是苯並茁含量高;由於環境意識的加強,現在焦油瀝青的使用量在減少。
2)樹脂類物質。合成樹脂是由苯酚和甲醛反應制得,在常溫下便能和耐火材料顆粒很好的混合,炭化後殘碳率高,是當前生產MgO-C磚用主要結合劑;但它炭化後形成的玻璃態網絡結構,對耐火材料的抗熱震性和抗氧化性都不理想。
3)在瀝青和樹脂的基礎上,經過改性得到的物質。如果結合劑炭化後能形成鑲嵌結構和原位形成碳纖維物質,那麽這種結合劑將改善耐火材料的高溫性能。
4、抗氧化劑
為了提高MgO-C磚的抗氧化性,常加入少量的添加劑,常見的添加劑有Si、Al、Mg、Al-Si,Al-Mg,Al-Mg-Ca,Si-Mg-Ca、SiC、B4C、BN和Al-B-C和Al-SiC-C系等添加劑。添加劑的作用原理大致可分為兩個方面:壹方面是從熱力學觀點出發,即在工作溫度下,添加物或者添加物和碳反應生成其他物質,它們與氧的親和力比碳與氧的親和力大,優先於碳被氧化從而起到保護碳的作用;另壹方面,即從動力學的角度來考慮添加劑與O2,CO或者碳反應生成的化合物改變碳復合耐火材料的顯微結構,如增加致密度,堵塞氣孔,阻礙氧及反應產物的擴散等。
二、鎂碳磚的主要用途
鎂碳磚是以高熔點堿性氧化物氧化鎂(熔點2800℃)和難以被爐渣侵潤的高熔點碳素材料作為原料,添加各種非氧化物添加劑。用炭質結合劑結合而成的不燒碳復合耐火材料。鎂碳磚主要用於轉爐、交流電弧爐、直流電弧爐的內襯,鋼包的渣線等部位。
鎂碳磚作為壹種復合耐火材料,有效地利用了鎂砂的抗渣侵蝕能力強和碳的高導熱性及低膨脹性,補償了鎂砂耐剝落性差的最大缺點。其主要特點有:具有良好的耐高溫性能,抗渣能力強,抗熱震性好,高溫蠕變低。