Postopek izdelave opek MgO-C
Glavne surovine za opeke MgO-C vključujejo taljeni magnezijev oksid ali sintran magnezijev oksid, kosmičast grafit, organska veziva in antioksidante.
Magnezija
Magnezit je primarna surovina za proizvodnjo opek MgO-C, ki so na voljo v obliki taljenega magnezija in sintranega magnezija. V primerjavi s sintranim magnezijevim oksidom ima taljeni magnezijev oksid prednosti, kot so večja kristalna zrna periklaza in večja nasipna gostota, zaradi česar je prednostna surovina za proizvodnjo opek MgO-C. Za proizvodnjo navadnih ognjevzdržnih-na osnovi magnezijevega oksida so glavne zahteve za surovine magnezijevega oksida visoka-temperaturna trdnost in odpornost proti koroziji, zato je poudarek na čistosti magnezijevega oksida ter razmerju C/S in vsebnosti B₂O₃ v njegovi kemični sestavi. Z razvojem metalurške industrije in vse bolj težkimi pogoji taljenja magnezijev oksid, ki se uporablja v opekah MgO-C za metalurško opremo (konverterji, električne peči, lonci itd.), ne zahteva le specifične kemične sestave, temveč tudi visoko gostoto in veliko velikost kristalitov v smislu mikrostrukture.
Proizvodni proces magnezitne ogljikove opekeCarbon Source
Ne glede na to, ali gre za tradicionalne opeke MgO-C ali široko uporabljene opeke z nizko vsebnostjo-ogljika MgO-C, se kosmičasti grafit uporablja predvsem kot vir ogljika. Grafit je ključna surovina za opeke MgO-C, predvsem zaradi svojih odličnih fizikalnih lastnosti: ① ne-močljivost z žlindro; ② visoka toplotna prevodnost; ③ nizka toplotna ekspanzija. Poleg tega grafit ni podvržen evtektičnemu taljenju z ognjevzdržnimi materiali pri visokih temperaturah in ima visoko ognjevzdržnost. Čistost grafita pomembno vpliva na zmogljivost opek MgO-C; na splošno je potreben grafit z vsebnostjo ogljika, večjo od 95 %, prednostno večjo od 98 %.
Poleg grafita se pri proizvodnji magnezi-ogljikovih opek pogosto uporabljajo tudi saje. Saje so visoko razpršen črn praškast ogljikov material, ki nastane s termično razgradnjo ali nepopolnim zgorevanjem ogljikovodikovih spojin. Ima drobne delce (manj kot 1 μm), veliko specifično površino, vsebnost ogljika 90–99 %, visoko čistost, visoko električno upornost, visoko toplotno stabilnost in relativno nizko toplotno prevodnost ter spada v kategorijo ne-grafitizirajočega ogljika. Dodatek saj lahko učinkovito izboljša odpornost MgO-C opek proti cepljenju, poveča vsebnost preostalega ogljika in poveča gostoto opeke.
Vezivo
Običajna veziva, ki se uporabljajo pri proizvodnji opeke MgO-C, vključujejo premogov katran, smolo iz premogovega katrana, naftno smolo, pa tudi posebne ogljikove smole, poliole, smol-modificirane fenolne smole, sintetične smole itd. Veziva, ki se uporabljajo, lahko razvrstimo v naslednje vrste:
Materiali-na osnovi predstavitve. Smola iz premogovega katrana je termoplastičen material s prednostmi, kot so močna afiniteta z grafitom in magnezijem, visoka stopnja preostalega ogljika po karbonizaciji in nizki stroški; v preteklosti se je pogosto uporabljal. Vendar katranska smola vsebuje rakotvorne aromatične ogljikovodike, zlasti visoke ravni benzopirena. Zaradi vse večje okoljske ozaveščenosti se uporaba katranske smole zmanjšuje.
Materiali-na osnovi smol. Sintetična smola nastane z reakcijo fenola in formaldehida. Dobro ga je mogoče mešati z ognjevarnimi delci pri sobni temperaturi in ima visoko stopnjo ostanka ogljika po karbonizaciji, zaradi česar je glavno vezivo, ki se trenutno uporablja za opeke MgO-C. Vendar struktura steklaste mreže, ki nastane po karbonizaciji, ni idealna za odpornost ognjevzdržnega materiala na toplotni udar in odpornost proti oksidaciji.
Modificirani materiali na osnovi smole in smole. Če lahko vezivo po karbonizaciji tvori strukturo镶嵌 in-in situ ogljikova vlakna, lahko izboljša visoko{2}}temperaturno učinkovitost ognjevzdržnega materiala.
Antioksidanti
Za izboljšanje odpornosti proti oksidaciji opek MgO-C se pogosto dodajo majhne količine aditivov. Pogosti aditivi vključujejo Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN in nedavno poročane sisteme Al-B-C in Al-SiC-C. Mehanizem aditivov je mogoče grobo razdeliti na dva vidika: prvi je s termodinamičnega vidika, kjer imajo pri delovnih temperaturah aditivi ali njihovi reakcijski produkti z ogljikom večjo afiniteto do kisika kot ogljik, zato se prednostno oksidirajo in ščitijo ogljik; drugi je s kinetičnega vidika, kjer spojine, ki jih tvorijo dodatki, ki reagirajo z O₂, CO ali ogljikom, spremenijo mikrostrukturo ogljik-vsebujočega ognjevzdržnega materiala, na primer povečajo gostoto, blokirajo pore in ovirajo difuzijo kisika in reakcijskih produktov.
