Tijolos de carbono de magnésio contra oxidação
O tijolo de carbono magnésia é um material compósito de areia e carbono magnésia, na qual a grafite é a chave para inibir a penetração de escória e a resistência à erosão, enquanto a resina o carbono constrói a resistência estrutural do tijolo de carbono de magnésia; No entanto, não importa o carbono ou a grafite da resina, sua maior fraqueza é fácil de oxidar. Portanto, os antioxidantes têm sido o ponto de acesso e o foco da pesquisa após o aparecimento de tijolos de carbono de magnésio.
Existem duas maneiras principais de oxidar carbono em tijolos de magnésio-carbono, um é a oxidação do carbono por componentes da fase gasosa e o outro é a oxidação de componentes oxidados em escória ou aço. Os componentes oxidados na escória ou em aço são principalmente (FexO) e [o], etc.; Essa oxidação ocorre junto com a infiltração da fase líquida correspondente no tijolo de carbono magnésio, como mostrado nas Eqs. (1) e (2): a oxidação do carbono no tijolo de magnésio-carbono pelos componentes da fase gasosa da escória ou aço é principalmente pelos componentes oxidados na escória ou em aço, como (FexO) e [o].
FexO+C → Fe+Co (1)
MnO+C → Mn+Co (2)
O antioxidante deve impedir a oxidação da grafite nas fases de gás e líquido. Atualmente usado em tijolos de carbono de magnésio, os antioxidantes são principalmente metal e não-metal. Os antioxidantes metálicos incluem principalmente Al, Si, Al-Mg, etc., enquanto os não metálicos incluem principalmente B4C, Zrb2, Sic, etc.
O antioxidante de metal mais utilizado é o metal al pó, que reage primeiro com carbono para gerar Al4C3a alta temperatura e Al4C3reage com CO (g), etc. O mecanismo específico é o seguinte:
4al +3 C=al4C3 (3)
2al +3 co=al2O3+3C(4)
Al4C3+6 co =2 al2O3+9C (5)
Al2O3+MGO=MGO · al2O3(6)
Com a participação de metal al ou al4C3Na reação, a pressão parcial do oxigênio no tijolo diminui e a grafite, por exemplo, é protegida. O mecanismo de proteção contra oxidação do SI metal é semelhante.
O efeito antioxidante do metal Al é melhor, que vem principalmente de duas fontes, uma, a redução da pressão parcial de oxigênio em tijolos de magnésio-carbono pelas Eqs. (3) ~ (4); e dois, o efeito de expansão do volume da Eq. (6) Reação, que densifica a estrutura dos tijolos de magnésio-carbono. E ao mesmo tempo, Eq. (3) e Eq. (6) também realiza maior resistência à flexão de alta temperatura de tijolos de carbono de magnésio, que é a razão pela qual a maioria dos tijolos de carbono de magnésio adota o metal al pó como antioxidante; No entanto, porque a reação Eq. (3) é acompanhado por um grande efeito volumétrico, a quantidade de metal adicionada em tijolos de carbono de magnésio é geralmente menor que 3%. O efeito de volume do Si metal no processo antioxidante é relativamente pequeno, mas o Si metal reduz o desempenho de alta temperatura do material devido à geração de m2S (2MGO · SiO2) e assim por diante do SIO2gerado por oxidação.
Metal Si Powder Além de reagir com carbono para gerar SiC, mas também pode formar bigodes com fibra SiC carregada, aumentando assim a força, portanto, como um antioxidante de tijolos de carbono de magnésio, geralmente são metal em pó e composto de pó Si. No projeto de novos tijolos de carbono de magnésio da linha de escória, respectivamente, o Metal Al Powder e o Si Powder como antioxidante, sua vida útil de serviço é maior do que os tijolos de carbono de magnésio da linha de escória tradicionais originais. Do ponto de vista microestrutural da adição de Al, Si e outros tijolos de carbono de magnésio para observar e discutir, e com a análise termodinâmica do mecanismo de antioxidação.
Em relação a outros antioxidantes à base de metal, comumente usados são ligas MG-AL e assim por diante. Zhang Jin e Zhu Boquan adicionaram MG-Al Ligy Powder como antioxidante em tijolos de carbono de magnésio de baixo carbono, o mecanismo de ação da liga MG-AL é semelhante ao de Al, enquanto Mg também acelera a formação de bijutes de magnésite secundário, que melhora significativamente a propriedade antioxidante do magnésio do carbono de carbono.
Comparados com antioxidantes metálicos, os antioxidantes não metálicos foram estudados mais nos últimos anos e também mostram desempenho antioxidante muito bom. Antioxidantes não metálicos incluem principalmente B4C, Zrb2, MGB2, Estanho, sic etc. No entanto, em comparação com outros antioxidantes, o efeito do SiC é relativamente ruim. Antioxidantes não metálicos (b4C e Zrb2por exemplo) em tijolos de carbono de magnésio ocorrerá na seguinte reação:
B4C +6 co =2 b2O3+7C (7)
Zrb2+5 co=zro2+B2O3+5C (8)
O b2O3Gerado pela reação, reagirá com o MGO, etc. para gerar uma camada de bloqueio, o que, por sua vez, impede a oxidação contínua dos tijolos de magnésio-carbono.
A resistência a oxidação das amostras refratárias de MGO-C com a adição de 0, 1% e 3% de frações de massa de antioxidantes (Al, Si, Sic e B4C) foi comparado determinando a perda de massa de carbono em função da temperatura (1300 e 1500 graus) e tempo (2, 4 e 6 h), e concluiu -se que B4C foi o antioxidante mais eficaz em 1300 graus e 1500 graus, e especialmente no efeito foi muito melhor que os outros três a 1500 graus, o que foi atribuído à formação de um MG impermeável e denso3B2O6A camada na superfície dos tijolos. Métodos experimentais, como análise termogravimétrica e difração de raios-X, foram usados para confirmar que a oxidação de B4C ocorre durante o processo de disparo em temperaturas inferiores a 1000 graus, resultando em 3mGO-B2O3Isso é estável a altas temperaturas.
A aplicação de MGB2e outros como antioxidantes para refratários de carbono de magnésio, calcinados sob a atmosfera de carbono e ar enterrados, respectivamente, mostraram que o efeito antioxidante era o segundo a B4C e superior a Al e Si Powders, e foi apontado que a fração de massa de adição razoável de MGB2No magnésio, os refratários do carbono foi de cerca de 3%. Foram preparados dois tipos de amostras de tijolos de carbono de magnésio sem aditivos e com 2% da lata contendo carbono. Os resultados do teste de erosão da escória mostram que a resistência à erosão da escória da amostra com a lata é significativamente melhor do que a da amostra sem aditivos. O principal motivo para a lata melhorar a resistência à erosão da escória de tijolos de carbono de magnésio é: o produto de oxidação tio2de lata na camada de reação reage com o CAO na escória para gerar catio3com um ponto de fusão de 1970; o Tio2formado na oxidação de estanho na camada de descarburização reage com C, CAO, MGO Catio3, 2MGO, Tio2, TiC, Ti (C, N) Solução sólida, etc. são fases minerais de alto ponto de fusão, que aumentam a viscosidade da escória e reduzem a penetração da escória, melhorando assim a resistência dos tijolos de carbono de magnésio à erosão da escória. Além disso, quando estanho (fração de massa, 2%), pó de alumínio (fração de massa, 1%) e B4C (fração de massa, 0. 5%) foram usados no composto, a resistência à flexão de alta temperatura, resistência a oxidação e resistência à erosão de escória de tijolos de carbono de magnésio foram significativamente aumentados e melhorados.
Nos últimos anos, o antioxidante de tijolos de carbono magnésio está mais inclinado ao compósito metal e não-metal, para resolver o único antioxidante em uma certa faixa de temperatura do desempenho antioxidante, não é bom, a fim de reproduzir as respectivas vantagens de desempenho dos antioxidantes. Antioxidantes de metal e B4C ou MGB2Composto, de modo que a resistência à erosão antioxidante e de escória seja melhorada.
Metal AL, Metal Si, Sic e B4C foram utilizados como antioxidantes em diferentes combinações, e as amostras foram mantidas em 1400 graus por 2H, e os resultados foram analisados para mostrar que o uso de antioxidantes compostos de Al-Si foi o mais eficaz. A alta temperatura, o SiC é oxidado após C, e embora B4C é oxidado antes de C e o produto de oxidação B2O3é a fase líquida, que é propícia a preencher os poros do material, mas o ponto de fusão de B2O3é apenas 450 graus, o que faz com que sua velocidade de evaporação acelere gradualmente e, finalmente, reduz o desempenho antioxidante do B4Materiais contendo C. Introduzindo 3% de Al e 1% de Tio2Como aditivos em tijolos de carbono com baixo carbono, o tratamento térmico de carvão enterrado a 1000 graus e 1300, dividido em nenhum antioxidante, 3% de Al Somente, 1% de Tio2Sozinho, adição composta de 3% de Al e 1% de Tio24 grupos para fazer comparações. Os resultados mostram que a introdução composta de Al, Tio2aditivos para evitar a geração de Al4C3, é propício à melhoria dos tijolos de carbono de magnésio no tratamento de carvão enterrado em pó de Al citado separado é fácil de hidratar o problema, a resistência à compressão dos quatro grupos do mais alta, a espessura da camada de oxidação é a menor.
Em termos de antioxidante, embora tenha sido estudado há muitos anos, o antioxidante ainda é a principal direção de pesquisa dos atuais tijolos de carbono de magnésio.
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