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石墨、碳化硅和镁砂——浅谈三大国民耐火材料
2019年11月14日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:331
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理论上讲,只要达到一定的温度,任何物质都可以燃烧,不存在绝对的耐火性。从这种角度来看,凡物理化学性质允许其在高温环境下使用的基础材料统称为耐火材料。

耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械等国民经济的各个领域,我国是石墨出口大国,菱镁矿储量世界第一,石墨、碳化硅以及镁砂制品支撑着极速5分快三耐火材料度过了高速发展的十年。

石墨制品(天然石墨除外)用碳质耐火材料在电阻炉中经2500~2800℃石墨化处理制得。

石墨制品具有热膨胀系数小,导热系数大,高温强度高,耐热震性能好,化学性质稳定,质轻,耐酸、碱、盐浸蚀,不受金属和熔渣的润湿等优点。石墨制品多用做冶金工业的反应槽和石油化工的高压釜内衬,用于制作耐腐蚀热交换器及砌筑高温炉

碳化硅制品以碳化硅砂为骨料,以氧化物,硅酸盐或硅粉作高温结合材料、经成型、烧制而成。

因为主晶相主要是碳化硅,所以制品的许多性质都取决于碳化硅的性质。这类耐火制品中,碳化硅为瘠性料,必须由结合剂将其黏结为整体,故结合剂的性质和粘结形式对制品的性质也有相当大的影响。常见的结合形式有:粘土结合、氧化物结合、莫来石结合、氮化硅结合、重结晶和反应烧结渗硅等。

碳化硅制品导热性高,广泛用于制造各种加热式炉、管及大砖,非直接加热式窑炉等。

碳化硅制品机械强度及耐磨性均直,可用来制造耐机械磨损的部件,包括低温导轨、旋分器、集尘器等的内衬。

碳化硅制品优秀的化学性能,使得它在有色冶金及化学工业的各种窑炉和装置中的使用效果很好。

镁砂是以方镁石Mg0为主要成分,系菱镁矿、水镁矿等镁质原料经高温处理达到烧结程度的产物的统称。镁砂可细分为:烧结镁砂,电熔镁砂、海水镁砂等等。

以天然菱镁矿为原料烧制的镁砂称为烧结镁砂;以菱镁矿等为原料经电弧炉熔炼达到熔融状态冷却后形成的称为电熔镁砂;从海水中提取氧化镁制成的称为海水镁砂。目前我国主要是从菱镁矿煅烧或者电熔获得镁砂,日本及西欧国家主要从海水中提炼。

镁砂抗水化能力强,对碱性渣和铁渣具有很好的抵抗性,主要用来制碱性耐火材料(如镁砖、镁铝砖),用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼以及一些高温热工设备。而方镁石是水泥熟料中的常见矿物之一,能和水泥熟料中29种主要矿物共存。所以,镁砂对于水泥熟料具有极其良好的抗侵蚀性。

石墨和碳化硅耐火材料应用简例

工业上通常选用碳质槽底作为铝电解槽的阴极,虽然碳质材料具有良好的导电性,但在高温(1000℃)下抗冰晶石、NaF和铝液的侵蚀能力弱,槽底需要经常更换。反应式如下:

3NaF·AlF3+Al═3Na+4AlF3

研究表明:Na的渗透随着碳阴极石墨化程度的提高而减少,所以铝电解槽阴极材料正在向石墨化方向发展。石墨阴极表面还可涂一层与铝液润湿性好、导电性优良的涂层(如TiB2),增加导电性和抗侵蚀能力。

由于氧从碳阳极上析出,所以碳阳极氧化速度快,损耗程度大。为了使生产能连续进行,需要不断加入阳极糊,靠直流电自焙烧完成。

SiC不与金属氟化物反应,抗冰晶石侵蚀,抗氧化性好,强度高,电阻大,选用SiC质耐火材料(氧化铝结合SiC质、氮化硅结合SiC质等)砌筑侧墙,不仅延长了电解槽的寿命,防漏电,还减少了内衬厚度,扩大了槽内容积。

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