生产镁碳砖的原料及结合剂的选择
发布日期： 2017-12-12 00:00:00 阅读量（617） 作者：一、原料
1.镁砂
生产优质镁碳砖所用原料——烧结镁砂和电熔镁砂，其纯度和晶粒尺寸必须满足特定的要求。表1列出了几种生产优质耐火材料的镁砂原料。
表1 镁砂等级
2.碳黑
工业碳黑是高度分散的碳产品，具有特定的理化性能。根据生产工艺和自身的组成不同，碳黑中的H、O、N、S含量也不同。
碳黑是典型的纳米材料，由粒径为5~500mm的微粒组成，大部分为链状聚集体。它们不是无定形的，具有类似于石墨晶格的同心取向层结构。添加碳黑可增加残碳量，并提高砖的致密度。
3.石墨
石墨具有典型的层状结构及明显的各向异性，不存在垂直于层间的结合力，层内及整个表面有很低的能量，因此石墨化学稳定性好，与液态熔渣和钢水几乎不润湿。然而在边界上有自由价键，可吸附各种物质。
作为一种天然原料，石墨产地不同，质量不同，纯度和晶体尺寸也不同。根据应用领域的要求及涉及的应力范围，石墨常被加工成碳含量为92%〜94%的产品。由于特殊应用，碳含量为98.5%的石墨的需求量有增加的趋势。石墨的灰份组成、熔点及粘度决定了与镁砂组分的反应活性及砖的抗侵蚀性。石墨的层状结构和颗粒结构决定了砖的成型性能。
二、结合剂
1. 焦油沥青
生产镁碳砖最常用的有机结合剂是煤焦油沥青，它具有与顆粒良好的粘结性、低温下塑性变形性好(低软化点可改善润湿性)、炭化后残碳率高、 具有非均质结构，且成本低。其主要缺点是含有致癌的芳香烃，尤其是苯并芘。故焦油沥青含 (10000〜13000)×10-6苯并芘。依据德国危险品法规，该物质含量若超过50×10-6必须标明“危险”。
2. 合成树脂
硬化合成树脂，尤其是酚醛树脂，是富含苯并芘的煤焦油沥青的替代品。酚醒树脂由苯酚和甲醛反应制得。依据反应条件，反应产物为酚醛清漆树脂或甲阶酚醛树脂。
合成树脂的重要优点是不需加热，在常温下便能和耐火材料颗粒很好地混合，炭化残留物与沥青一致，为50%〜70%。需要解决的一个问题是液体甲阶酚醛树脂的有限稳定性，另一问题是树脂炭化产物的均质性导致其易氧化，降低了其抗侵蚀性，对热机械应力比较敏感。为弥补这些缺陷，在混合物中添加能快速氧化的金属抗氧化剂，如 Al、Mg、Si等。关于抗氧化剂的作用机理有多种观点，普遍认为，含碳耐火材料在使用时，在制品微观结构中形成高分压的气态金属低价氧化物，也可能形成大量的氧化物堵塞气孔。除金属外，碳化物、磷酸盐也常用作抗氧化剂，它们被认为会起到相同的保护作用，如通过形成玻璃相覆盖于石墨表面，另外还有含硼添加物。此外，在任何情况下都必须考虑耐火材料的循环利用。
3. 石油沥青
由于使用时需加热成型，煤焦油沥青有时被石油沥青取代。石油沥青的苯并芘含量只有焦油沥青 (约1000x 10-6)的1/15，但仍高于危险物质条例的允许要求。另外，石油沥青比煤焦油沥青的残碳率低。
4. —种新的含碳结合剂(Carbores)
开发了一种新工艺，用传统的煤焦油沥青制备出含碳树脂，它是一种软化点大于200℃的高熔点煤焦油沥青。采用新工艺除掉大部分有害的苯并芘，含量只有原来的3%(<300×10-6)，而普通煤油沥青的苯并芘含量达10000×10-6。
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