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鋁粉粒度如何影響鎂碳磚質量

2020-07-25 09:04:19

金屬鋁粉是化學性質活潑、易燃、易爆、易氧化的顆粒狀粉末,常溫下裸露在空氣中與空氣中的氧氣發生化學反應生成Al2O3,特細鋁粉球形鋁粉在每一個鋁粉顆粒的表面形成致密的氧化膜。阻止了空氣中氧氣對鋁的氧化,使氧化膜內單質鋁得以保護。鋁與氧氣反應生成Al2O3,與水反應生成Al(OH)3,鋁本身具有兩性氫氧化物的性質。鋁粉在受外部環境變化的影響時極易氧化,如:空氣潮濕、遇水、遇雨,或受外力的作用,如磨擦和碰撞,都將破壞鋁粉表面的氧化膜,使鋁粉繼續氧化,將原保護層內的單質鋁氧化生成Al2O3和Al(OH)3。

在鎂碳磚中鋁粉作為抗氧化劑添加在磚中,是為了防止碳的氧化。而鎂碳磚中碳的存在,主要是防止爐渣向磚內浸蝕,以提高鎂碳磚的抗浸蝕性。但是碳具有易氧化的特性。當鎂碳磚中的碳被氧化時,磚的抗浸蝕性隨之發生下降的變化。碳的氧化將加快磚的損毀,使用壽命降低。

為了防止碳的氧化,加入易氧化的金屬鋁粉來保護磚中的碳。以提高鎂碳磚的抗浸蝕性、抗渣性、抗剝落性,高溫抗拆性。其反應機理如下:

一、當鎂碳磚加熱時,磚中的活性鋁與碳發生反應,生成高熔點的碳化物,使碳從新凝聚,Z終生成Al4C3和Al2O3,AL4C3包容在MgO的表面,阻止了爐渣的浸蝕,提高了磚的壽命。

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二、鎂碳磚在高溫狀態時,活性鋁顆粒氧化生成Al2O3,這個過程是由金屬轉變成非金屬的相變過程。氧化生成的Al2O3體積膨脹,密實了磚中的氣孔,使磚的體密度增加,形成了陶瓷結合體,從而提高了磚的高溫抗拆。

由于金屬鋁粉在鎂碳磚中的抗氧化作用之大,因此選擇合理的鋁粉粒度分布是Z重要的,以確保鋁粉在生產混煉中活性鋁損失到Z小。在生產混煉中影響鋁粉活性降低的主要因素是鋁粉的粒度直徑,其反應機理如下:

一、鋁粉在鎂碳磚中的活性越高抗氧化性越好,常態下鋁粉的活性鋁含量大小與顆粒的直徑是有著直接關系的。粒徑大的活性高,粒徑小的活性低。原因是細鋁粉的粒徑小,比表面積大,氧化膜面積大,活性鋁含量低。反之粒徑大的鋁粉比表面積小,表面氧化膜面積小,活性鋁含量高。

二、當細鋁粉與顆粒較大的鎂砂經過30分鐘的混煉時,受到外力的磨擦和碰撞,鋁粉顆粒表面的氧化膜被破壞或被剪切變形,沒有保護膜的鋁粉顆粒與氧氣反應生成Al2O3,在連續受外力沖擊、磨擦、碰撞的混煉中,大部分細鋁粉將全部氧化生成Al2O3,大大降低了鋁粉的活性?;鞜捠谴u還沒成形前的一道工序,如果在混煉后鋁粉的活性被損壞降低,成形后的磚內所含的活性鋁含量將大大的被降低,Al2O3含量增加,使磚的抗浸蝕性大幅度的下降,對磚的質量造成了很大的影響。而顆粒大的鋁粉,由于其單位體積大、質量大,抗磨擦和碰撞力強,表面的氧化膜被破壞的少,活性鋁基本保持變,充分發揮了鋁粉的抗氧化作用。

三、細鋁粉在混煉中與酚醛樹脂充分的接觸,當鋁粉與樹脂均勻分布時,由于酚醛樹脂的含水量在2~4%之間,使比表面積大的細鋁粉與水反應生成Al(OH)3,又進一步降低了鋁粉的活性。

生產實驗證明,鎂碳磚中加入的鋁粉粒度在-430目(-33微米)以下的細鋁粉,經30分鐘的混煉基本上已全部氧化成Al2O3,或與樹脂中的水反應生成Al(HO)3。因此鋁粉粒度在-430目(-33微米)以下的,含有量不能大于10%為好。有的生產廠家在鎂碳磚中鋁粉的加入量為1.8%,有的加入量2.5%,后者加入量大于前者,但抗氧化的效果不如前者,其主要原因就是鋁粉粒度太小,所含-430目(-33微米)的細鋁粉太多,在生產混煉時被氧化所致,同時增加了原料成本。


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