生產(chǎn)畢節(jié)鎂碳磚的主要原料有:鎂砂,石墨,酚醛樹(shù)脂;此外還有一些附屬的添加劑如:鋁粉、硅粉、碳化硅、高溫瀝青粉等等。畢節(jié)鎂碳磚的生產(chǎn)其實(shí)就是這些原料以適當(dāng)?shù)谋壤M合的過(guò)程,根據(jù)不同的使用環(huán)境和要求,不同的價(jià)格可以設(shè)計(jì)出各種各樣不同的配方,而選擇合適的原材料尤為重要,下文以鎂砂為例,探討如何選擇最為合適鎂碳磚生產(chǎn)使用的鎂砂。
鎂砂分類(lèi),從鎂砂的生產(chǎn)工藝來(lái)看主要分為兩種:一是畢節(jié)電熔鎂砂;二是燒結(jié)鎂砂。
這兩種鎂砂有各自的優(yōu)點(diǎn),電熔鎂砂純度高晶粒大,產(chǎn)品氣孔小密度高,抗渣性能強(qiáng),但是生產(chǎn)成本高;燒結(jié)鎂砂相對(duì)電熔鎂砂來(lái)說(shuō),晶粒小,氣孔大,密度低,但是它的生產(chǎn)成本比較低。
根據(jù)企業(yè)實(shí)際使用的原料來(lái)看,比較適合生產(chǎn)鎂碳磚的鎂砂一般有以下幾種:
畢節(jié)大結(jié)晶電熔鎂砂主要是選用氧化鎂含量在91%-92%高純度的輕燒鎂,經(jīng)過(guò)電弧爐熔融、保溫而制得。該產(chǎn)品外觀一般是白色透明狀,隨著雜質(zhì)含量的不同有的略有灰白色或者淺黃色,具有純度高,結(jié)晶顆粒大,密度高,抗渣性好,抗熱震穩(wěn)定性強(qiáng),是用來(lái)制作高溫電器絕緣材料的重要原料,也是制作畢節(jié)鎂磚、鎂碳磚等各種耐火材料重要原料。同時(shí)還廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)、化工行業(yè)、國(guó)防科研、航天航空等。
普通電熔鎂砂企業(yè)簡(jiǎn)稱(chēng)電熔鎂砂,它主要是選用47%含量以上菱鎂礦石,經(jīng)過(guò)電弧爐熔融、保溫而制得。電熔砂鎂晶粒大、密度高、氣孔率低、抗渣性好,相對(duì)于畢節(jié)大結(jié)晶電熔鎂砂來(lái)說(shuō)晶粒小了很多,抗渣性也差一點(diǎn)。常用來(lái)做高溫電氣的絕緣材料,也是制作畢節(jié)鎂磚、鎂碳磚等各種耐火材料主要原料。其主要用途是用在耐火材料上。
畢節(jié)高純鎂砂是選用純度較高的菱鎂礦石,先經(jīng)過(guò)輕燒,然后磨細(xì)了壓成球、用超高溫豎窯煅燒而成,是用來(lái)生產(chǎn)鎂磚、鎂碳磚、澆筑產(chǎn)品和各種不定形耐火材料的主要原料。
適合生產(chǎn)鎂碳磚的鎂砂基本就是以上幾種,其中大結(jié)晶鎂砂的鎂含量一般在97%以上,普通電熔鎂砂的鎂含量一般在96%以上,畢節(jié)高純鎂砂的鎂含量一般在96.5%以上,這樣含量的鎂砂才能用來(lái)生產(chǎn)鎂碳磚,鎂砂品味再降低就容易引起產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題,鎂砂選用的不一樣得到的產(chǎn)品質(zhì)量也有很大區(qū)別。
選用鎂砂時(shí)氧化鎂的含量只是一個(gè)因素,鎂砂的密度也是一個(gè)極其重要的因素,電熔鎂砂在生產(chǎn)工藝相同的前提條件下,理論上應(yīng)該是氧化鎂含量越高,氣孔越小,密度越高,如圖2、圖3、圖4所示。但是在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下,有些情況并不如此,所以我們選用鎂砂的時(shí)候千萬(wàn)要注意了,除了要看氧化鎂的含量,還要看鎂砂的密度,特別是對(duì)購(gòu)買(mǎi)粒度料的廠家來(lái)說(shuō)尤其重要。
燃料成本對(duì)于生產(chǎn)鎂砂來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)最重要的成本,無(wú)論是電熔鎂砂還是燒結(jié)鎂砂均是如此,所以現(xiàn)在很多廠家為了降低生產(chǎn)成本,大大縮減了電熔和燒結(jié)的時(shí)間,這樣來(lái)降低能耗,如此一來(lái)帶就帶來(lái)了很多負(fù)面效應(yīng),表現(xiàn)最突出的就是原料存在欠燒,對(duì)于鎂砂來(lái)說(shuō),欠燒表現(xiàn)在鎂砂晶粒小,密度不達(dá)標(biāo),破碎后細(xì)粉多。
鎂碳磚剛出現(xiàn)的時(shí)候,國(guó)外生產(chǎn)鎂碳磚大都采用的是燒結(jié)鎂砂,但經(jīng)過(guò)研究人們發(fā)現(xiàn)鎂砂和石墨在高溫下有下列反應(yīng):MgO(s)+C(s)=Mg(g)+CO(g)
經(jīng)研究表明從1600℃這個(gè)反應(yīng)就開(kāi)始發(fā)生了,反應(yīng)速度隨著溫度升高而加快。這個(gè)過(guò)程是石墨氧化、鎂碳磚損耗的重要原因之一,鎂碳磚的損毀首先是在爐渣中的各種氧化物和環(huán)境中O2、CO2等的作用下,使工作面的石墨被氧化,形成疏松的脫碳層,然后熔融爐渣滲入疏松的脫碳層與鎂砂反應(yīng)生成低熔物使鎂碳磚強(qiáng)度變低從而加速損毀。鎂砂中所含的雜質(zhì)如SiO2、Fe2O3等能加速整個(gè)反應(yīng)的過(guò)程,所以我們選用鎂砂的時(shí)候希望雜質(zhì)越低越好。
表1常用鎂砂化學(xué)指標(biāo)典型值表
電熔鎂砂與燒結(jié)鎂砂相比較,晶粒大,密度好,氣孔率低,抗渣性強(qiáng),特別是大結(jié)晶鎂砂效果更好。此外氧化鎂含量越高,對(duì)應(yīng)的有害雜質(zhì)量就越低,特別是二氧化硅,二氧化硅含量越低,高溫時(shí)產(chǎn)品中生成的硅酸鹽低熔物就越少,低熔物越少,與石墨發(fā)生反應(yīng)的概率就越低,產(chǎn)品的性能會(huì)更好。晶粒越大,產(chǎn)品直接結(jié)合程度越高,晶粒邊界液相就越少,避免爐渣從晶粒邊界的液相開(kāi)始侵蝕產(chǎn)品。
所以隨著鎂碳磚的發(fā)展,為了提高產(chǎn)品的性能,生產(chǎn)鎂碳磚時(shí)開(kāi)始傾向于使用電熔鎂砂。但是由于電熔鎂砂密度高、氣孔率低、和結(jié)合劑的潤(rùn)濕性差,而燒結(jié)鎂砂卻能彌補(bǔ)這個(gè)問(wèn)題,所以有時(shí)候也采用電熔鎂砂和燒結(jié)鎂砂配合使用。由于近些年市場(chǎng)行情不好,燒結(jié)鎂砂在鎂碳磚生產(chǎn)中占據(jù)的份額越來(lái)越大。
根據(jù)鎂碳磚在鋼廠的使用結(jié)果來(lái)看,現(xiàn)場(chǎng)使用效果相對(duì)比較好的鎂碳磚一般都是用氧化鎂含量高、密度大、結(jié)晶顆粒大、鈣硅比高的鎂砂生產(chǎn)的。