Materiais refratários de magnésio e alumínio

Os materiais refratários de magnésio e alumínio são usados ​​na indústria metalúrgica para revestir fornos de aço-níquel e fornos de fundição de alumínio, tampas de fornos elétricos, revestimentos de panelas de aço, revestimentos de dispositivos de tratamento a vácuo de refino fora de fornos de produção de aço e câmaras de armazenamento de calor de lareira aberta de produção de aço em fornos de fundição de metais não ferrosos; Usado na indústria de materiais de construção para revestir zonas de-alta temperatura de fornos de calcinação de cimento, zonas de transição de fornos de cimento e zonas de{2}}alta temperatura de fornos de cal; Usado na indústria do vidro para tijolos treliçados ou corpos treliçados em câmaras de armazenamento de calor de fornos de vidro; Utilizado na indústria de materiais refratários para peças com grandes variações de temperatura em fornos refratários.
6. Produtos refratários de magnésio e alumínio
A panela é um equipamento indispensável e importante na indústria siderúrgica. Como material refratário para revestimento de panelas, passou por diversas mudanças importantes. Anteriormente, os tradicionais tijolos de argila sinterizada e os tijolos de terceiro grau com alto teor de alumina eram usados ​​como materiais refratários, que apresentavam baixa resistência ao descascamento e à erosão durante o uso. A vida útil era baixa, em média apenas 10 vezes, e após o tratamento só chegava a cerca de 20 vezes. Com o desenvolvimento da tecnologia siderúrgica e a crescente demanda por materiais refratários para revestimento de panelas no refino de aço, o uso de material de revestimento de panela de magnésio e alumínio fundido integral foi promovido no início do século XX. Este tipo de revestimento tem boa integridade geral e melhora significativamente sua vida útil, mas apresenta o problema de longo tempo de cozimento para panelas de aço e séria escória. Para a maioria das siderúrgicas de pequeno e médio{9}} porte sem equipamentos dedicados, é difícil desembalar. Para compensar esta deficiência, foram aplicados com sucesso tijolos não queimados de alumínio e magnésio. Os tijolos de revestimento são fáceis de construir, têm tempo de cozimento curto e são fáceis de desempacotar, mas ainda apresentam problemas de fácil remoção de escória e baixa resistência ao descascamento. Nesta base, a fim de superar o problema da fácil formação de escória no revestimento da panela de tijolo não cozido de alumínio e magnésio, o tijolo não cozido de alumínio e magnésio e carbono foi desenvolvido no final da década de 1990 para substituir o tijolo não cozido de alumínio e magnésio. Este material combina as propriedades dos materiais de alumínio e magnésio e dos materiais que contêm carbono. As principais vantagens dos tijolos não queimados de alumínio e magnésio carbono são: sem perda de fusão da costura do tijolo, boa resistência à escória e à vibração térmica, superando o descascamento estrutural causado pela infiltração de aço fundido e escória e melhorando significativamente a vida útil. Este produto atraiu a atenção das pessoas devido à sua queima sem queima ou a baixa-temperatura, o que economiza energia, reduz custos e traz benefícios econômicos significativos.
As excelentes propriedades dos produtos à base de magnésio combinados com espinélio (espinélio de magnésio e alumínio), como resistência à escória, resistência ao descascamento e resistência à fluência, são conhecidas há muito tempo. A antiga União Soviética iniciou a investigação em 1942 e o desenvolvimento de produtos em 1964, mas a Europa não demonstrou interesse significativo neste produto até ao final da década de 1970. O Japão começou a usar tijolos de espinélio de magnésio e alumina na indústria de cimento em 1976. Nos últimos anos, tem havido uma quantidade crescente de pesquisas sobre espinélio de magnésio e alumínio e seus produtos internacionalmente.
O espinélio de alumínio e magnésio (MgO · Al2O3) possui alto ponto de fusão, baixa expansão térmica, baixo estresse térmico e boa estabilidade de vibração térmica. Ao mesmo tempo, possui propriedades químicas estáveis ​​e forte resistência à escória alcalina. É o ponto central para a utilização de tijolos não queimados de alumínio e magnésio e uma das substâncias-chave para melhorar sua vida útil. Devido à maturidade gradual da tecnologia de síntese artificial de espinélio de magnésio e alumínio nos últimos anos, tornou-se possível produzir diretamente tijolos de concha usando materiais de espinélio sintetizados, o que pode melhorar significativamente suas características.
A qualidade do espinélio de alumina e magnésia é uma das principais questões relacionadas à capacidade dos tijolos de espinélio de alumina e magnésia alcançarem resultados adequados. Através de experimentos de laboratório e da introdução de dados relevantes, descobriu-se que o espinélio rico em magnésio apresenta boa resistência à corrosão, resistência ao descascamento estrutural e resistência à vibração térmica na faixa de 20% a 30%. No entanto, existem várias condições e fatores no processo de produção de panelas de aço, e é razoável exigir que a quantidade de espinélio de magnésio e alumínio adicionado esteja entre 30% e 40%. Portanto, no processo de fabricação de tijolos, além de adicionar o espinélio artificial produzido, também é necessário adicionar pó de magnésio fundido e pó de corindo para gerar espinélio secundário durante o uso. A fim de melhorar o desempenho da qualidade do corpo do tijolo, atenção especial deve ser dada à seleção de matérias-primas para controlar o teor de impurezas nocivas, especialmente substâncias de baixo ponto de fusão Na20 e K2O.
A fórmula química do espinélio magnésio-alumínio (também conhecido como espinélio) é MgO-Al2O3, contendo 28,3% Mg0 e 71,7% Al2O3. O espinélio é apenas um composto intermediário no diagrama de fases do sistema binário Mg0-Al2O3, com ponto de fusão de 2135 C. Bartha apontou que, comparado ao espinélio de cromo-magnésia, o espinélio de magnésio e alumínio tem as principais vantagens de forte resistência à corrosão para reduzir atmosferas como CO2 livre, SO2/SO3 livre e K2O/Na2O livre, bem como boa estabilidade térmica e resistência ao desgaste. Atualmente, o teor de Na2O da maioria dos materiais refratários de espinélio utilizados na produção industrial está entre 8% e 15%.
O processo de produção de tijolos de espinélio de alumina e magnésia é o seguinte.
Areia de magnésia (ou areia de espinélio de alumina fundida) - britagem - peneiramento (moagem fina - pó fino) - matérias-primas - mistura - formação - secagem - produtos de queima em alta-temperatura -
O processo de produção do espinélio magnésio-alumínio é o seguinte.
Areia de magnésia e areia de espinélio de alumina e magnésia fundida são trituradas de acordo com o processo para atingir a composição de partículas necessária e a finura do pó fino do agregado. Pese e misture rigorosamente os agregados preparados e os pós finos de acordo com os requisitos do processo e adicione uma certa quantidade de aglutinante; Misture na batedeira por 15-20 minutos, forme na prensa de fricção e seque o produto semiacabado por 8 a 16 horas; Coloque os tijolos secos em um forno túnel e queime-os, com temperatura máxima de queima de 1660-1680 graus C
As matérias-primas para tijolos não queimados de espinélio de alumina e magnésia são selecionadas entre areia de magnésia sinterizada de gama média, espinélio de alumina e magnésia pré-sintetizada, micropó de silício e micropó de alumina.
Devido à alta temperatura necessária para a queima de tijolos não cozidos, eles podem ser utilizados diretamente para alvenaria após o cozimento. Portanto, os requisitos de resistência para tijolos não cozidos à temperatura ambiente são relativamente rigorosos, e o agente de ligação usado também deve atender aos seguintes requisitos: bom efeito de ligação em tijolos não cozidos compostos principalmente de areia de magnésia, resistência de molde suficiente para blocos de tijolos prensados, e uma resistência à temperatura ambiente de mais de 40 MPa após o cozimento para atender aos requisitos de transporte e alvenaria; O aglutinante é fácil de usar Não complique o processo de produção: o desempenho de ligação do aglutinante deve ser forte e a quantidade adicionada deve ser pequena para evitar reduzir significativamente o desempenho em alta-temperatura dos tijolos não queimados.
Atualmente, dois tipos de ligantes são geralmente selecionados: um é uma solução de vidro solúvel e usa fluorossilicato de sódio como agente de endurecimento; O outro tipo é o polifosfato como aglutinante, com dosagem de 0,8% a 1,0%. Após tratamento com 200T x 24 horas, a resistência à compressão à temperatura ambiente atingiu 80MPa; Ao usar uma mistura de vidro solúvel e fluorossilicato de sódio como aglutinante, a quantidade adicionada é relativamente grande. Em teoria, o desempenho do produto em altas temperaturas será afetado pela introdução de muito Na2O.
Para materiais refratários de magnésio, quando o polifosfato é usado como aglutinante, os pontos de fusão de Mg (H2PO4) 2, Mg (PO3) 2, MgHPO4 e Mg2HP2O4 gerados a partir da areia de magnésio são todos muito altos. Durante o processo de aquecimento também pode ocorrer polimerização, o que ajuda a melhorar a resistência do material, sem transição de fase e fazendo com que a estrutura do ligante se solte, resultando em alta resistência em temperatura ambiente a média. Do ponto de vista da tecnologia de produção, o polifosfato pode ser adicionado na forma sólida ou dissolvido em água na forma líquida, tornando-o mais conveniente e simples de usar. Ele pode atender às necessidades da produção industrial em grande-escala, mas o custo de produção é um pouco mais alto.
Determinação da quantidade de adição de espinélio: O espinélio de magnésio rico é introduzido em tijolos não queimados na forma de pó, com o objetivo de pré-incorporar uma porção de núcleos de cristal de espinélio na matriz do tijolo não queimado, de modo que a areia de magnésia e o micro pó de alumina possam sofrer uma reação de petrificação de espinélio com base neste núcleo de cristal durante o uso, o que pode facilmente gerar a fase de ligação MA-MA, permitindo assim que os tijolos não queimados sinterizem o mais rápido possível e produzam uma estrutura de fase cristalina semelhante à de produtos queimados com espinélio de alumina e magnésia, a fim de atingir o objetivo de resistência à corrosão alcalina e resistência ao descascamento. Em teoria, a força de ligação desta fase MA-1/1 é maior do que a da fase MA-M. E tem pouca sensibilidade à atmosfera dentro do forno e às possíveis condições de redução local. Em termos de quantidade de adição, a introdução de espinélio rico em magnésio na forma de pó não deve ser excessiva, caso contrário afetará a sinterização de tijolos não queimados durante o uso. É mais apropriado controlar a quantidade de introdução de espinélio rico em magnésio entre 1% e 1,5%.
7. Aplicação de tijolos de espinélio de alumina e magnésia em fornos rotativos de cimento:
Com a maturidade da tecnologia de forno rotativo doméstico, os tijolos de espinélio de alumina e magnésia são amplamente utilizados na área instável da pele do forno com cauda em fornos rotativos de cimento. Seu desempenho se reflete principalmente em: bom desempenho da pele do forno suspenso, excelente resistência ao choque térmico e desempenho anti-peeling e forte estabilidade física e química. Entre os vários tijolos refratários usados ​​em fornos rotativos de cimento, os tijolos de espinélio de magnésia e alumina são um tipo relativamente abrangente de tijolo refratário.