Proceso de producción de ladrillos de MgO-C
Las principales materias primas para los ladrillos de MgO-C incluyen magnesia fundida o magnesia sinterizada, grafito en escamas, aglutinantes orgánicos y antioxidantes.
Magnesia
La magnesia es la materia prima principal para producir ladrillos de MgO-C, disponibles en forma de magnesia fundida y magnesia sinterizada. En comparación con la magnesia sinterizada, la magnesia fundida tiene ventajas como granos de cristal de periclasa más grandes y una mayor densidad aparente, lo que la convierte en la materia prima preferida para la producción de ladrillos de MgO-C. Para la producción de refractarios ordinarios a base de magnesia-, los principales requisitos para las materias primas de magnesia son la resistencia a las altas temperaturas-y la resistencia a la corrosión, por lo que se hace hincapié en la pureza de la magnesia y la relación C/S y el contenido de B₂O₃ en su composición química. Con el desarrollo de la industria metalúrgica y las condiciones de fundición cada vez más duras, la magnesia utilizada en los ladrillos de MgO-C para equipos metalúrgicos (convertidores, hornos eléctricos, cucharas, etc.) requiere no sólo una composición química específica sino también una alta densidad y un gran tamaño de cristalito en términos de microestructura.
Proceso de producción de ladrillos de magnesia y carbónCarbon Source
Ya sea en los tradicionales ladrillos de MgO-C o en los ampliamente utilizados ladrillos de MgO-C con bajo contenido de carbono-, el grafito en escamas se utiliza principalmente como fuente de carbono. El grafito es una materia prima clave para los ladrillos de MgO-C, principalmente debido a sus excelentes propiedades físicas: ① no-humectabilidad por la escoria; ② alta conductividad térmica; ③ baja expansión térmica. Además, el grafito no sufre fusión eutéctica con refractarios a altas temperaturas y tiene una alta refractariedad. La pureza del grafito afecta significativamente el rendimiento de los ladrillos de MgO-C; generalmente, se requiere grafito con un contenido de carbono superior al 95%, preferiblemente superior al 98%.
Además del grafito, el negro de humo también se utiliza habitualmente en la producción de ladrillos de magnesia-carbono. El negro de humo es un material carbonoso en polvo negro altamente disperso producido por descomposición térmica o combustión incompleta de compuestos de hidrocarburos. Tiene partículas finas (menos de 1 μm), gran área de superficie específica, contenido de carbono del 90% al 99%, alta pureza, alta resistividad eléctrica, alta estabilidad térmica y conductividad térmica relativamente baja, perteneciente a la categoría de carbono no-grafitizante. La adición de negro de humo puede mejorar eficazmente la resistencia al desconchado de los ladrillos de MgO-C, aumentar el contenido de carbono residual y mejorar la densidad de los ladrillos.
Aglutinante
Los aglutinantes comunes utilizados en la producción de ladrillos MgO-C incluyen alquitrán de hulla, brea de alquitrán de hulla, brea de petróleo, así como resinas carbonosas especiales, polioles, resinas fenólicas modificadas con brea-, resinas sintéticas, etc. Los aglutinantes utilizados se pueden clasificar en los siguientes tipos:
Materiales basados en la presentación-. La brea de alquitrán de hulla es un material termoplástico con ventajas como una fuerte afinidad con el grafito y la magnesia, una alta tasa de carbono residual después de la carbonización y un bajo costo; fue ampliamente utilizado en el pasado. Sin embargo, la brea de alquitrán de hulla contiene hidrocarburos aromáticos cancerígenos, especialmente altos niveles de benzopireno. Debido a la creciente conciencia medioambiental, el uso de brea de alquitrán de hulla está disminuyendo.
Materiales a base de resina-. La resina sintética se produce mediante la reacción de fenol y formaldehído. Se puede mezclar bien con partículas refractarias a temperatura ambiente y tiene una alta tasa de carbono residual después de la carbonización, lo que lo convierte en el principal aglutinante que se utiliza actualmente para los ladrillos de MgO-C. Sin embargo, la estructura de red vítrea formada después de su carbonización no es ideal para la resistencia al choque térmico y la resistencia a la oxidación del material refractario.
Materiales modificados a base de brea y resina. Si el aglutinante puede formar una estructura sólida y fibras de carbono in-in situ después de la carbonización, puede mejorar el rendimiento a altas temperaturas-del material refractario.
Antioxidantes
Para mejorar la resistencia a la oxidación de los ladrillos de MgO-C, a menudo se añaden pequeñas cantidades de aditivos. Los aditivos comunes incluyen Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN y, más recientemente, los sistemas Al-B-C y Al-SiC-C. El mecanismo de los aditivos se puede dividir a grandes rasgos en dos aspectos: uno es desde una perspectiva termodinámica, donde a temperaturas de trabajo, los aditivos o sus productos de reacción con el carbono tienen una mayor afinidad por el oxígeno que el carbono, por lo que se oxidan preferentemente y protegen el carbono; el otro es desde una perspectiva cinética, donde los compuestos formados por aditivos que reaccionan con O₂, CO o carbono cambian la microestructura del material refractario que contiene carbono, como aumentar la densidad, bloquear los poros y dificultar la difusión de oxígeno y productos de reacción.
