Magnésia Tijolo de carbonoé um material composto da areia e carbono magnésia, entre os quais a grafite é a chave para inibir a penetração de escória e a resistência à corrosão, enquanto a resina carbono constrói a força estrutural do tijolo de carbono magnésita; Mas tanto a resina carbono quanto a grafite têm a maior fraqueza de serem facilmente oxidados.
Existem duas maneiras principais de oxidação de carbono nos tijolos de carbono MGO. 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 em escória ou aço são principalmente (fexo) e [o], etc.; Esta oxidação ocorre com a infiltração da fase líquida correspondente no tijolo de carbono de magnésio, como mostrado na fórmula (1) e na fórmula (2):
Fexo+C → Fe+Co (1)
MnO+C → Mn+Co (2)
Os antioxidantes são usados para impedir a oxidação da grafite por fase gasosa e fase líquida. Atualmente, os antioxidantes utilizados em tijolos de carbono magnésia são principalmente metal e não-metal. Os antioxidantes metálicos incluem principalmente AL, SI, AL-MG, etc., enquanto os antioxidantes não metálicos incluem principalmente B4C, ZRB2, SIC, etc.
Entre os antioxidantes metálicos, o mais amplamente utilizado é o metal al pó, que reage primeiro com carbono a alta temperatura para formar Al4c3, e o Al4C3 reage com CO (G) e similares. O mecanismo de ação específico é o seguinte:
4al +3 C=al4c3 (3)
2al +3 co=al2o 3+3 c (4)
Al4c 3+6 co =2 al2o 3+9 c (5)
Al2o 3+ mGO=MGO · al2O3 (6)
À medida que o Metal AL ou Al4C3 participa da reação, a pressão parcial do oxigênio no tijolo diminui e a grafite e similares são protegidas. O mecanismo de antioxidação do metal Si é semelhante.
O efeito anti-oxidação do metal Al é relativamente bom, que vem principalmente de dois pontos. Primeiro, a redução da pressão parcial de oxigênio em tijolos de carbono de magnésio por fórmula (3) ~ (4); Segundo, o efeito de expansão do volume da reação da fórmula (6) torna a estrutura dos tijolos de carbono de magnésio densos. Ao mesmo tempo, as equações (3) e (6) também alcançam a alta resistência à flexão de alta temperatura dos tijolos de MGO-C, e é por isso que a maioria dos tijolos MGO-C usa o metal al pó como antioxidante; No entanto, como a equação da reação (3) é acompanhada por um grande efeito de volume, a quantidade de metal adicionada aos tijolos de carbono de magnésia é geralmente inferior a 3%. O efeito de volume do Si metal no processo de antioxidação é relativamente pequeno, mas o Si metal gera M2S (2MGO · SiO2) devido à oxidação do SiO2, o que reduz o desempenho de alta temperatura do material.
Além de reagir com carbono para gerar SiC, o Metal Si Powder também pode formar fibras SiC do tipo bigode para aumentar a força. Portanto, como um antioxidante para tijolos MGO-C, o metal al pó e o pó Si são geralmente usados em combinação. Ao projetar um novo tijolo MGO-C da linha de escória, o metal al pó e o pó Si são adicionados como antioxidantes, e sua vida útil é mais longa que a dos tijolos tradicionais de linha de escória tradicionais originais. Da perspectiva da microestrutura, os tijolos MGO-C com Al, Si, etc. adicionados e discutidos, e o mecanismo de antioxidação é analisado em conjunto com a termodinâmica.
Em relação a outros antioxidantes metálicos, são usadas ligas MG-AL. Zhang Jin e Zhu Boquan adicionaram pó de liga MG-AL como antioxidante a tijolos de carbono de magnésio de baixo carbono. O mecanismo de ação da liga MG-AL é semelhante ao de Al, e MG também acelera a formação da camada secundária da periclase, melhorando significativamente a resistência a oxidação dos tijolos de carbono de magnésio.
Comparados com antioxidantes metálicos, os antioxidantes não metálicos foram estudados mais nos últimos anos e também mostraram propriedades antioxidantes muito boas. Os antioxidantes não metálicos incluem principalmente B4C, ZRB2, MGB2, TIN, SIC, etc., mas, em comparação com outros antioxidantes, o efeito do SiC é relativamente ruim. Os antioxidantes não metálicos (tomando B4C e ZRB2 como exemplos) passarão pelas seguintes reações em tijolos de carbono de magnésio:
B4c +6 co =2 b2o 3+7 c (7)
Zrb 2+5 co=zro 2+ b2o 3+5 c (8)
O B2O3 gerado pela reação reagirá com o MGO e outros para formar uma camada de bloqueio, impedindo assim a oxidação contínua de tijolos de carbono de magnésio.
Ao medir a relação funcional entre perda de massa de carbono e temperatura (13 0 0 e 1500 graus) e tempo (2, 4 e 6h), a resistência a oxidação das amostras refratárias de MGO-C com 0, 1% e 3% de antioxidantes (Al, Si, SiC e B4C) foi adicionada por fração de massa em comparação. Acredita -se que o B4C seja o antioxidante mais eficaz em 1300 graus e 1500 graus, especialmente em 1500 graus, o efeito é muito melhor que os outros três, porque uma camada impermeável e densa Mg3B2O6 é formada na superfície do tijolo. Embora o SIC também possa melhorar a resistência a oxidação dos tijolos de carbono magnésia, o efeito é pior em comparação. Métodos experimentais, como análise termogravimétrica e difração de raios-X, confirmaram que o B4C oxidado durante o processo de disparo abaixo de 1000 graus para obter 3MGO · B2O3 que é estável em alta temperatura.
MGB2 e outros antioxidantes foram utilizados em materiais refratários de carbono magnésia. Eles foram calcinados em atmosferas de carbono e ar. Os resultados mostraram que o efeito antioxidante foi inferior ao B4C e melhor que o pó Al e o pó Si. Foi apontado que a fração de massa de adição razoável de MGB2 em materiais refratários de carbono magnésia era de cerca de 3%. Foram preparadas duas amostras de tijolos MGO-C sem aditivos e com lata de 2% contendo carbono. Os resultados do teste de resistência à erosão da escória mostraram que a resistência à erosão da escória da amostra com estanho foi significativamente melhor que a da amostra sem aditivos. A principal razão pela qual a lata melhora a resistência à erosão da escória dos tijolos de carbono magnésita é que o produto de oxidação tiO2 de estanho na camada de reação reage com CaO na escória para formar catio3 com um ponto de fusão de 197 0}; O TiO2 formado pela oxidação de estanho na camada descarburizada reage com C, CAO e MgO para formar Catio3 e 2MGO. TiO2, TIC, Ti (C, N) Solução sólida, etc. são todas as fases minerais de ponto de fusão alto, que aumentam a viscosidade da escória e reduzem a penetração da escória, melhorando assim a resistência à erosão da escória dos tijolos de carbono de magnésio. Além disso, quando estanho (fração de massa, 2%), pó de alumínio (fração de massa, 1%) e B4C (fração de massa, 0,5%) são usados em combinação, a resistência à flexão de alta temperatura, a resistência a oxidação e a resistência à corrosão de escória dos tijolos de MGO-C são significativamente melhorados.
