Proses produksi batu bata MgO-C
Bahan baku utama pembuatan batu bata MgO-C meliputi magnesia leburan atau magnesia sinter, grafit serpihan, bahan pengikat organik, dan antioksidan.
Magnesia
Magnesia adalah bahan mentah utama untuk memproduksi batu bata MgO-C, tersedia dalam bentuk magnesia leburan dan magnesia sinter. Dibandingkan dengan magnesia sinter, magnesia leburan memiliki keunggulan seperti butiran kristal periklas yang lebih besar dan kepadatan curah yang lebih tinggi, menjadikannya bahan baku pilihan untuk produksi batu bata MgO-C. Untuk produksi refraktori berbasis magnesia-biasa, persyaratan utama bahan baku magnesia adalah kekuatan-suhu tinggi dan ketahanan terhadap korosi, sehingga penekanan ditempatkan pada kemurnian magnesia dan rasio C/S serta kandungan B₂O₃ dalam komposisi kimianya. Dengan berkembangnya industri metalurgi dan kondisi peleburan yang semakin sulit, magnesia yang digunakan dalam batu bata MgO-C untuk peralatan metalurgi (konverter, tungku listrik, sendok, dll.) tidak hanya memerlukan komposisi kimia tertentu tetapi juga kepadatan tinggi dan ukuran kristalit yang besar dalam hal struktur mikro.
Proses produksi batu bata karbon magnesiaSumber Karbon
Baik pada batu bata MgO-C tradisional atau batu bata-MgO-C rendah karbon yang banyak digunakan, grafit serpihan terutama digunakan sebagai sumber karbon. Grafit adalah bahan baku utama pembuatan batu bata MgO-C, terutama karena sifat fisiknya yang sangat baik: ① tidak-terbasah oleh terak; ② konduktivitas termal yang tinggi; ③ ekspansi termal rendah. Selain itu, grafit tidak mengalami peleburan eutektik dengan refraktori pada suhu tinggi dan memiliki refraktori yang tinggi. Kemurnian grafit secara signifikan mempengaruhi kinerja batu bata MgO-C; umumnya, diperlukan grafit dengan kandungan karbon lebih besar dari 95%, sebaiknya lebih besar dari 98%.
Selain grafit, karbon hitam juga biasa digunakan dalam produksi magnesia-bata karbon. Karbon hitam adalah bahan karbon bubuk hitam yang sangat tersebar yang dihasilkan oleh dekomposisi termal atau pembakaran tidak sempurna senyawa hidrokarbon. Ia memiliki partikel halus (kurang dari 1 μm), luas permukaan spesifik yang besar, kandungan karbon 90–99%, kemurnian tinggi, resistivitas listrik tinggi, stabilitas termal tinggi, dan konduktivitas termal yang relatif rendah, termasuk dalam kategori karbon non-grafitisasi. Penambahan karbon hitam dapat secara efektif meningkatkan ketahanan pengelupasan batu bata MgO-C, meningkatkan kandungan karbon sisa, dan meningkatkan kepadatan batu bata.
Bahan pengikat
Pengikat umum yang digunakan dalam produksi batu bata MgO-C meliputi tar batubara, pitch tar batubara, pitch minyak bumi, serta resin karbon khusus, poliol, resin fenolik termodifikasi pitch-, resin sintetis, dll. Pengikat yang digunakan dapat diklasifikasikan ke dalam jenis berikut:
Materi berbasis promosi-. Pitch tar batubara adalah bahan termoplastik dengan keunggulan seperti afinitas yang kuat dengan grafit dan magnesia, laju sisa karbon yang tinggi setelah karbonisasi, dan biaya rendah; itu banyak digunakan di masa lalu. Namun, pitch tar batubara mengandung hidrokarbon aromatik yang bersifat karsinogenik, terutama benzopyrene dalam kadar tinggi. Karena meningkatnya kesadaran terhadap lingkungan, penggunaan tar batubara kini semakin berkurang.
Bahan berbasis-resin. Resin sintetis dihasilkan oleh reaksi fenol dan formaldehida. Ia dapat tercampur dengan baik dengan partikel tahan api pada suhu kamar dan memiliki laju sisa karbon yang tinggi setelah karbonisasi, menjadikannya pengikat utama yang saat ini digunakan untuk batu bata MgO-C. Namun, struktur jaringan kaca yang terbentuk setelah karbonisasi tidak ideal untuk ketahanan guncangan termal dan ketahanan oksidasi bahan tahan api.
Bahan yang dimodifikasi berdasarkan pitch dan resin. Jika bahan pengikat dapat membentuk struktur baja dan serat karbon di situ setelah karbonisasi, bahan tersebut dapat meningkatkan kinerja bahan tahan api pada suhu tinggi.
Antioksidan
Untuk meningkatkan ketahanan oksidasi batu bata MgO-C, sering kali ditambahkan sedikit bahan tambahan. Aditif yang umum mencakup Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN, dan sistem Al-B-C dan Al-SiC-C yang baru-baru ini dilaporkan. Mekanisme zat aditif secara kasar dapat dibagi menjadi dua aspek: pertama dari perspektif termodinamika, di mana pada suhu kerja, zat aditif atau produk reaksinya dengan karbon memiliki afinitas yang lebih besar terhadap oksigen daripada karbon, sehingga lebih teroksidasi dan melindungi karbon; yang lainnya adalah dari sudut pandang kinetik, yaitu senyawa yang dibentuk oleh zat aditif yang bereaksi dengan O₂, CO, atau karbon mengubah struktur mikro karbon-yang mengandung bahan tahan api, seperti meningkatkan kepadatan, menyumbat pori-pori, dan menghambat difusi oksigen dan produk reaksi.
