Proces proizvodnje MgO-C opeke
Glavne sirovine za MgO{0}}C cigle uključuju fuzionirani magnezijum ili sinterirani magnezijum, grafit u pahuljicama, organska veziva i antioksidanse.
Magnezija
Magnezit je primarna sirovina za proizvodnju MgO-C opeka, dostupnih u obliku topljenog magnezija i sinterovanog magnezijevog oksida. U poređenju sa sinterovanim magnezijumom, fuzionisani magnezijum ima prednosti kao što su veća kristalna zrna periklasa i veća zapreminska gustina, što ga čini poželjnom sirovinom za proizvodnju MgO-C opeke. Za proizvodnju običnih vatrostalnih materijala na bazi magnezija-, glavni zahtjevi za magnezijeve sirovine su visoka-temperaturna čvrstoća i otpornost na koroziju, stoga se naglasak stavlja na čistoću magnezijevog oksida i C/S odnos i sadržaj B₂O₃ u njegovom hemijskom sastavu. Sa razvojem metalurške industrije i sve težim uslovima topljenja, magnezijum koji se koristi u MgO-C opekama za metaluršku opremu (konvertori, električne peći, lonce, itd.) zahtijeva ne samo specifičan hemijski sastav već i visoku gustinu i veliku veličinu kristalita u smislu mikrostrukture.
Proizvodni proces magnezitne karbonske cigle Izvor ugljika
Bilo da se radi o tradicionalnim MgO{0}}C ciglama ili široko korištenim ciglama s niskim-ugljičnim MgO-C opekama, grafit u pahuljicama se prvenstveno koristi kao izvor ugljika. Grafit je ključna sirovina za MgO-C cigle, uglavnom zbog svojih odličnih fizičkih svojstava: ① ne-kvačivosti šljakom; ② visoka toplinska provodljivost; ③ nisko termičko širenje. Osim toga, grafit ne prolazi eutektičko topljenje sa vatrostalnim materijalima na visokim temperaturama i ima visoku vatrostalnost. Čistoća grafita značajno utiče na performanse MgO-C opeke; generalno, potreban je grafit sa sadržajem ugljika većim od 95%, poželjno većim od 98%.
Osim grafita, čađa se također obično koristi u proizvodnji magnezije-ugljičnih opeka. Čađa je visoko dispergirani crni praškasti ugljični materijal koji nastaje termičkom razgradnjom ili nepotpunim sagorijevanjem ugljikovodičnih spojeva. Ima fine čestice (manje od 1 μm), veliku specifičnu površinu, sadržaj ugljika od 90-99%, visoku čistoću, visoku električnu otpornost, visoku termičku stabilnost i relativno nisku toplotnu provodljivost, pripada kategoriji ne-ugljika koji ne grafitizira. Dodavanje čađe može efikasno poboljšati otpornost na lomljenje MgO-C cigle, povećati sadržaj zaostalog ugljenika i povećati gustinu opeke.
Binder
Uobičajena veziva koja se koriste u proizvodnji MgO-C opeke uključuju katran uglja, smolu od ugljenog katrana, smolu za naftu, kao i specijalne ugljične smole, poliole, smolom{1}}modificirane fenolne smole, sintetičke smole, itd. Korištena veziva se mogu klasificirati u sljedeće vrste:
Materijali{0}}bazirani na prezentaciji. Smola od katrana je termoplastični materijal sa prednostima kao što su jak afinitet sa grafitom i magnezijumom, visoka stopa zaostalog ugljenika nakon karbonizacije i niska cena; bio je naširoko korišćen u prošlosti. Međutim, katran ugljena sadrži kancerogene aromatične ugljovodonike, posebno visok nivo benzopirena. Zbog sve veće ekološke svijesti, upotreba smole od ugljenog katrana se sada smanjuje.
Materijali{0}}na bazi smole. Sintetička smola se proizvodi reakcijom fenola i formaldehida. Može se dobro miješati sa vatrostalnim česticama na sobnoj temperaturi i ima visoku stopu zaostalog ugljika nakon karbonizacije, što ga čini glavnim vezivom koji se trenutno koristi za MgO-C cigle. Međutim, staklena mrežasta struktura nastala nakon njegove karbonizacije nije idealna za otpornost na toplinski udar i otpornost na oksidaciju vatrostalnog materijala.
Modifikovani materijali na bazi smole i smole. Ako vezivo može formirati 镶嵌 strukturu i in-ugljična vlakna in situ nakon karbonizacije, može poboljšati performanse vatrostalnog materijala pri visokim{2}}ima.
Antioksidansi
Da bi se poboljšala otpornost na oksidaciju MgO-C opeke, 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 Al-B{{9}{0}C i Al{1} sistemi. 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 od ugljika, čime se preferencijalno oksidiraju i štite ugljik; drugi je iz kinetičke perspektive, gdje spojevi formirani aditivima koji reagiraju sa O₂, CO ili ugljikom mijenjaju mikrostrukturu ugljika-koji sadrži vatrostalni materijal, kao što je povećanje gustoće, blokiranje pora i ometanje difuzije kisika i produkta reakcije.
