Processus de production de briques MgO-C
Les principales matières premières des briques MgO-C comprennent la magnésie fondue ou frittée, le graphite en flocons, les liants organiques et les antioxydants.
Magnésie
La magnésie est la principale matière première pour la production de briques MgO-C, disponibles sous forme de magnésie fondue et de magnésie frittée. Par rapport à la magnésie frittée, la magnésie fondue présente des avantages tels que des grains de cristal de périclase plus gros et une densité apparente plus élevée, ce qui en fait la matière première préférée pour la production de briques MgO-C. Pour la production de réfractaires ordinaires à base de magnésie-, les principales exigences en matière de matières premières de magnésie sont la résistance à haute température-et la résistance à la corrosion. L'accent est donc mis sur la pureté de la magnésie, le rapport C/S et la teneur en B₂O₃ dans sa composition chimique. Avec le développement de l'industrie métallurgique et des conditions de fusion de plus en plus rudes, la magnésie utilisée dans les briques MgO-C pour les équipements métallurgiques (convertisseurs, fours électriques, poches, etc.) nécessite non seulement une composition chimique spécifique mais également une densité élevée et une grande taille de cristallites en termes de microstructure.
Processus de production de briques de carbone et de magnésieCarbon Source
Qu'il s'agisse de briques MgO-C traditionnelles ou de briques MgO-C à faible teneur en carbone-largement utilisées, le graphite en flocons est principalement utilisé comme source de carbone. Le graphite est une matière première clé pour les briques MgO-C, principalement en raison de ses excellentes propriétés physiques : ① non-mouillabilité par les scories ; ② conductivité thermique élevée ; ③ faible dilatation thermique. De plus, le graphite ne subit pas de fusion eutectique avec les réfractaires à haute température et présente un caractère réfractaire élevé. La pureté du graphite affecte de manière significative les performances des briques MgO-C ; généralement, il faut du graphite avec une teneur en carbone supérieure à 95%, de préférence supérieure à 98%.
En plus du graphite, le noir de carbone est également couramment utilisé dans la production de briques de magnésie-carbone. Le noir de carbone est un matériau carboné pulvérulent noir hautement dispersé produit par décomposition thermique ou combustion incomplète de composés d'hydrocarbures. Il présente des particules fines (moins de 1 μm), une grande surface spécifique, une teneur en carbone de 90 à 99 %, une grande pureté, une résistivité électrique élevée, une stabilité thermique élevée et une conductivité thermique relativement faible, appartenant à la catégorie du carbone non graphitisant. L'ajout de noir de carbone peut améliorer efficacement la résistance à l'écaillage des briques MgO-C, augmenter la teneur en carbone résiduel et améliorer la densité des briques.
Liant
Les liants courants utilisés dans la production de briques MgO-C comprennent le goudron de houille, le brai de goudron de houille, le brai de pétrole, ainsi que les résines carbonées spéciales, les polyols, les résines phénoliques modifiées au brai-, les résines synthétiques, etc. Les liants utilisés peuvent être classés dans les types suivants :
Documents basés sur le pitch-. Le brai de goudron de houille est un matériau thermoplastique présentant des avantages tels qu'une forte affinité avec le graphite et la magnésie, un taux de carbone résiduel élevé après carbonisation et un faible coût ; il était largement utilisé dans le passé. Cependant, le brai de goudron de houille contient des hydrocarbures aromatiques cancérigènes, en particulier des niveaux élevés de benzopyrène. En raison de la sensibilisation croissante à l’environnement, l’utilisation du brai de goudron de houille est désormais en diminution.
Matériaux à base de résine-. La résine synthétique est produite par la réaction du phénol et du formaldéhyde. Il peut être bien mélangé avec des particules réfractaires à température ambiante et présente un taux de carbone résiduel élevé après carbonisation, ce qui en fait le principal liant actuellement utilisé pour les briques MgO-C. Cependant, la structure de réseau vitreux formée après sa carbonisation n'est pas idéale pour la résistance aux chocs thermiques et la résistance à l'oxydation du matériau réfractaire.
Matériaux modifiés à base de poix et de résine. Si le liant peut former une structure en acier et des fibres de carbone in situ après carbonisation, il peut améliorer les performances à haute température du matériau réfractaire.
Antioxydants
Pour améliorer la résistance à l'oxydation des briques MgO-C, de petites quantités d'additifs sont souvent ajoutées. Les additifs courants incluent Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN et, plus récemment, les systèmes Al-B-C et Al-SiC-C. Le mécanisme des additifs peut être grossièrement divisé en deux aspects : l'un est d'un point de vue thermodynamique, où aux températures de travail, les additifs ou leurs produits de réaction avec le carbone ont une plus grande affinité pour l'oxygène que le carbone, étant ainsi préférentiellement oxydés et protégeant le carbone ; l'autre est d'un point de vue cinétique, où les composés formés par des additifs réagissant avec O₂, CO ou le carbone modifient la microstructure du matériau réfractaire contenant du carbone -, par exemple en augmentant la densité, en bloquant les pores et en empêchant la diffusion de l'oxygène et des produits de réaction.
