عملية إنتاج طوب MgO-C
تشتمل المواد الخام الرئيسية لطوب MgO-C على المغنيسيا المنصهرة أو المغنيسيا الملبدة، ورقائق الجرافيت، والمواد الرابطة العضوية، ومضادات الأكسدة.
مغنيسيا
يعتبر المغنيسيا المادة الخام الأساسية لإنتاج طوب MgO-C، وهو متوفر في أشكال المغنيسيا المنصهرة والمغنيسيا الملبدة. بالمقارنة مع المغنيسيا الملبدة، تتمتع المغنيسيا المنصهرة بمزايا مثل حبيبات كريستال البيريكليز الأكبر والكثافة الظاهرية الأعلى، مما يجعلها المادة الخام المفضلة لإنتاج طوب MgO-C. بالنسبة لإنتاج الحراريات القائمة على المغنيسيا-، فإن المتطلبات الرئيسية للمواد الخام للمغنيسيا هي قوة درجة الحرارة العالية - والمقاومة للتآكل، وبالتالي يتم التركيز على نقاء المغنيسيا ونسبة C/S ومحتوى B₂O₃ في تركيبته الكيميائية. مع تطور الصناعة المعدنية وظروف الصهر القاسية بشكل متزايد، لا يتطلب المغنيسيا المستخدم في طوب MgO{7}}C للمعدات المعدنية (المحولات والأفران الكهربائية والمغارف وما إلى ذلك) تركيبًا كيميائيًا محددًا فحسب، بل يتطلب أيضًا كثافة عالية وحجم بلوري كبير من حيث البنية المجهرية.
عملية إنتاج الطوب الكربوني المغنيسيا مصدر الكربون
سواء في طوب MgO-C التقليدي أو طوب MgO-C منخفض الكربون المستخدم على نطاق واسع، يتم استخدام رقائق الجرافيت بشكل أساسي كمصدر للكربون. يعتبر الجرافيت مادة خام رئيسية لطوب MgO-C، ويرجع ذلك أساسًا إلى خصائصه الفيزيائية الممتازة: ① عدم -قابلية البلل بالخبث؛ ② الموصلية الحرارية العالية. ③ التمدد الحراري المنخفض. بالإضافة إلى ذلك، لا يخضع الجرافيت للانصهار سهل الانصهار مع الحراريات عند درجات حرارة عالية وله حراريات عالية. يؤثر نقاء الجرافيت بشكل كبير على أداء طوب MgO-C؛ بشكل عام، يكون الجرافيت الذي يحتوي على محتوى كربون أكبر من 95%، ويفضل أن يكون أكبر من 98%، مطلوبًا.
بالإضافة إلى الجرافيت، يُستخدم أسود الكربون أيضًا بشكل شائع في إنتاج طوب كربون المغنيسيا-. أسود الكربون عبارة عن مادة كربونية مسحوقية سوداء شديدة التشتت يتم إنتاجها عن طريق التحلل الحراري أو الاحتراق غير الكامل للمركبات الهيدروكربونية. يحتوي على جزيئات دقيقة (أقل من 1 ميكرومتر)، ومساحة سطح محددة كبيرة، ومحتوى كربون بنسبة 90-99%، ونقاء عالي، ومقاومة كهربائية عالية، وثبات حراري عالي، وموصلية حرارية منخفضة نسبيًا، وينتمي إلى فئة الكربون غير الجرافيتي. يمكن أن تؤدي إضافة أسود الكربون إلى تحسين مقاومة التشظي لطوب MgO-C بشكل فعال، وزيادة محتوى الكربون المتبقي، وتعزيز كثافة الطوب.
الموثق
تشتمل المواد الرابطة الشائعة المستخدمة في إنتاج طوب أكسيد المغنيسيوم-C على قطران الفحم، وزفت قطران الفحم، وزفت النفط، بالإضافة إلى الراتنجات الكربونية الخاصة، والبوليولات، وراتنجات الفينول المعدلة-، والراتنجات الاصطناعية، وما إلى ذلك. ويمكن تصنيف المواد الرابطة المستخدمة إلى الأنواع التالية:
مواد تعتمد على العرض التقديمي-. طبقة قطران الفحم عبارة عن مادة لدنة بالحرارة لها مزايا مثل التقارب القوي مع الجرافيت والمغنيسيا، وارتفاع معدل الكربون المتبقي بعد الكربنة، والتكلفة المنخفضة؛ كان يستخدم على نطاق واسع في الماضي. ومع ذلك، يحتوي قطران الفحم على هيدروكربونات عطرية مسرطنة، وخاصة المستويات العالية من البنزوبيرين. ونظرًا لزيادة الوعي البيئي، فإن استخدام قطران الفحم آخذ في التناقص الآن.
مواد تعتمد على الراتنج-. يتم إنتاج الراتنج الاصطناعي عن طريق تفاعل الفينول والفورمالدهيد. يمكن مزجه جيدًا مع الجسيمات المقاومة للحرارة في درجة حرارة الغرفة ويحتوي على معدل مرتفع من الكربون المتبقي بعد الكربنة، مما يجعله الرابط الرئيسي المستخدم حاليًا في طوب MgO-C. ومع ذلك، فإن بنية الشبكة الزجاجية التي تشكلت بعد الكربنة ليست مثالية لمقاومة الصدمات الحرارية ومقاومة الأكسدة للمواد المقاومة للحرارة.
المواد المعدلة على أساس الملعب والراتنج. إذا كان الرابط قادرًا على تكوين هيكل وألياف كربون-في الموقع بعد الكربنة، فيمكنه تحسين أداء درجة الحرارة العالية- للمادة المقاومة للحرارة.
مضادات الأكسدة
لتحسين مقاومة الأكسدة لطوب MgO-C، غالبًا ما تتم إضافة كميات صغيرة من المواد المضافة. تشمل الإضافات الشائعة Si، Al، Mg، Al-Si، Al-Mg، Al-Mg-Ca، Si-Mg-Ca، SiC، B₄C، BN، ومؤخرًا تم الإبلاغ عن أنظمة Al-B-C وAl-SiC-C. يمكن تقسيم آلية المواد المضافة تقريبًا إلى جانبين: الأول من منظور ديناميكي حراري، حيث في درجات حرارة العمل، تكون المواد المضافة أو منتجات تفاعلها مع الكربون أكثر تقاربًا للأكسجين من الكربون، وبالتالي يتم أكسدتها بشكل تفضيلي وتحمي الكربون؛ والآخر من منظور حركي، حيث تعمل المركبات المتكونة بواسطة المواد المضافة التي تتفاعل مع O₂، أو ثاني أكسيد الكربون، أو الكربون على تغيير البنية الدقيقة للكربون-المحتوي على مادة حرارية، مثل زيادة الكثافة، وسد المسام، وإعاقة انتشار الأكسجين ومنتجات التفاعل.
