Processo de produção de tijolos MgO-C
As principais matérias-primas para tijolos de MgO-C incluem magnésia fundida ou magnésia sinterizada, grafite em flocos, ligantes orgânicos e antioxidantes.
Magnésia
A magnésia é a principal matéria-prima para a produção de tijolos de MgO-C, disponíveis nas formas de magnésia fundida e magnésia sinterizada. Em comparação com a magnésia sinterizada, a magnésia fundida tem vantagens como grãos de cristal de periclásio maiores e maior densidade aparente, tornando-a a matéria-prima preferida para a produção de tijolos de MgO-C. Para a produção de refratários comuns-à base de magnésia, os principais requisitos para matérias-primas de magnésia são resistência a altas-temperaturas e resistência à corrosão, portanto, a ênfase é colocada na pureza da magnésia e na relação C/S e no conteúdo de B₂O₃ em sua composição química. Com o desenvolvimento da indústria metalúrgica e condições de fundição cada vez mais adversas, a magnésia usada em tijolos de MgO-C para equipamentos metalúrgicos (conversores, fornos elétricos, panelas, etc.) requer não apenas uma composição química específica, mas também alta densidade e grande tamanho de cristalito em termos de microestrutura.
Processo de produção de tijolo de carbono de magnésiaFonte de carbono
Seja em tijolos de MgO-C tradicionais ou em tijolos de MgO-C de baixo carbono amplamente utilizados, o grafite em flocos é usado principalmente como fonte de carbono. A grafite é uma matéria-prima fundamental para tijolos de MgO-C, principalmente devido às suas excelentes propriedades físicas: ① não-molhabilidade por escória; ② alta condutividade térmica; ③ baixa expansão térmica. Além disso, a grafite não sofre fusão eutética com refratários em altas temperaturas e possui alta refratariedade. A pureza do grafite afeta significativamente o desempenho dos tijolos MgO-C; geralmente, é necessária grafite com um teor de carbono superior a 95%, de preferência superior a 98%.
Além do grafite, o negro de fumo também é comumente usado na produção de tijolos de magnésia-de carbono. O negro de fumo é um material carbonáceo em pó preto altamente disperso produzido por decomposição térmica ou combustão incompleta de compostos de hidrocarbonetos. Possui partículas finas (menos de 1 μm), grande área superficial específica, teor de carbono de 90-99%, alta pureza, alta resistividade elétrica, alta estabilidade térmica e condutividade térmica relativamente baixa, pertencente à categoria de carbono não{6}}grafitizante. A adição de negro de fumo pode efetivamente melhorar a resistência ao lascamento dos tijolos de MgO-C, aumentar o teor de carbono residual e melhorar a densidade do tijolo.
Fichário
Os ligantes comuns usados na produção de tijolos MgO-C incluem alcatrão de carvão, piche de alcatrão de carvão, piche de petróleo, bem como resinas carbonáceas especiais, polióis, resinas fenólicas modificadas com piche-, resinas sintéticas, etc. Os ligantes usados podem ser classificados nos seguintes tipos:
Materiais-com base no argumento de venda. O piche de alcatrão de carvão é um material termoplástico com vantagens como forte afinidade com grafite e magnésia, alta taxa de carbono residual após carbonização e baixo custo; foi amplamente utilizado no passado. No entanto, o piche de carvão contém hidrocarbonetos aromáticos cancerígenos, especialmente níveis elevados de benzopireno. Devido à crescente consciência ambiental, a utilização de piche de carvão está agora a diminuir.
Materiais-à base de resina. A resina sintética é produzida pela reação do fenol e do formaldeído. Pode ser bem misturado com partículas refratárias à temperatura ambiente e possui uma alta taxa de carbono residual após a carbonização, tornando-o o principal ligante usado atualmente para tijolos de MgO-C. Porém, a estrutura de rede vítrea formada após sua carbonização não é ideal para a resistência ao choque térmico e à oxidação do material refratário.
Materiais modificados à base de piche e resina. Se o aglutinante puder formar uma estrutura sólida e{1}}fibras de carbono in situ após a carbonização, ele poderá melhorar o desempenho-em altas temperaturas do material refratário.
Antioxidantes
Para melhorar a resistência à oxidação dos tijolos de MgO-C, muitas vezes são adicionadas pequenas quantidades de aditivos. Os aditivos comuns incluem Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN e, mais recentemente, sistemas Al-B-C e Al-SiC-C relatados. O mecanismo dos aditivos pode ser dividido grosso modo em dois aspectos: um é do ponto de vista termodinâmico, onde às temperaturas de trabalho, os aditivos ou seus produtos de reação com o carbono têm maior afinidade pelo oxigênio do que o carbono, sendo assim preferencialmente oxidados e protegendo o carbono; a outra é de uma perspectiva cinética, onde os compostos formados por aditivos que reagem com O₂, CO ou carbono alteram a microestrutura do material refratário contendo-carbono, como aumentar a densidade, bloquear poros e dificultar a difusão de oxigênio e produtos de reação.
