بطانات
في تصميم أفران الانفجار من 1960 فصاعدا، وتستخدم refractories القائمة على الجمرة الخبيثة لخط الموقد (أي الجزء السفلي) من الفرن (4). توجد هذه البطانات عادة على نحو 3 م سميكة ، وبعضها تبريد الماء أو الهواء ، وهذه الانكسارات قدمت قدرة على التحمل من حوالي سبع سنوات - تحسنت بشكل كبير على المنهة الحرارية السابقة السيليكا / الألومينا التي لم تستمر حملاتها أكثر من عامين (5). تستخدم التصاميم الحديثة للفرن نهجًا حيث يتم استخدام كوب خزفي في اتصال مع المعدن المنصهر ، مع كسر الجرافيت الجرافيت الأنثرات في اتصال مع جدران الفرن والموقد. ويقدر عمر الفرن للسيراميك والجمع بين الجرافيت والجمرة الخبيثة في 15 عاما.
تتركز تآكل الفرن بشكل خاص في الموقد ، حيث تصل درجات الحرارة في كثير من الأحيان إلى أعلى معدل تدفق معدني سائل مرتفع. وقد استخدمت المتجانسات على أساس anthracite في الموقد، وتوفير المرونة على دورات متعددة التبريد التدفئة.
في أجزاء من فرن الانفجار ، تم إثبات متجانس يتكون من 80 CA للاستخدام في الموقد (6). هنا ، فإن معدل تدفق المعدن السائل مرتفع ، مما يعني الاضطراب ومستوى غير متساو من التآكل عبر البطانة. كاليفورنيا، في الاختبار التجريبي، هو مقاومة للصدمة الحرارية والأكسدة والهجوم الكيميائي في درجات حرارة تتجاوز 1000 درجة مئوية على مدى عمر تشغيل الفرن. Monolith CA هو حجم السائبة مستقرة في ظل ظروف الفرن (7).
عندما تستخدم العزل التقليديبعيدا عن الموقد، وبطانات الكربون من نوع عادة على أقل من متر سميكة (8) وهي في شكل الطوب الحراري بدلا من المتجانسات. بشكل عام ، كان الإجهاد الحراري / الصدمة تجاه البطانات القائمة على الكربون مشكلة تاريخيًا ، ولكن مع استخدام CA (9) والحشو المناسب في المفاصل (10) ، بالإضافة إلى تشتت درجة الحرارة عبر كتلة حرارية كبيرة ، لا ينظر إلى الصدمة الحرارية على أنها مصدر قلق كبير أثناء العمليات العادية في بيئة الفرن المعاصرة. الحشو أنفسهم يمكن أن يكون نسب كبيرة من anthracite في تكوينها (11). الهجوم القلوي لا تزال مصدر قلق، وخاصة في أعلى درجات الحرارة، ولكن أظهرت بعض الدراسات أنه مع استخدام CA microporous، يتم تقليل آثار الهجوم القلوية. وهذا يمهد الطريق لاستخدام CA على المدى الطويل في بطانات.
صهر والمعادن المنصهرة عقد تطبيقات خزان
الصهر وعقد تطبيقات خزان تتطلب مقاومة على المدى الطويل لدرجة الحرارة والصدمة الحرارية - يتم تقييم CA لمقاومته لهذه والتآكل الكيميائي. وقد أتاح صهر الألمنيوم، على وجه الخصوص، استخدام بطانات المصهر والأقطاب الكهربائية القائمة على الكربون لسنوات عديدة (12)، مع أمثلة كهربائية من أوائل الثمانينيات توظف ما يصل إلى 75٪ CA من حيث الكتلة وأداء يساوي تلك التي تحتوي على أقطاب الجرافيت البحتة (13). حتى المحاسبة لعمليات التكلس عالية الجودة ، كاليفورنيا هو أكثر فعالية من حيث التكلفة من الجرافيتي النقي مع الاحتفاظ بمستويات عالية من الأداء. كبطانة ، كاليفورنيا موجودة بشكل رئيسي لعزل وعاء و / أو خزان عقد ، أي لمنع إعداد المعدن المنصهر في الموقع. يمكن تشكيل الأقطاب الكهربائية والبطانات بالطريقة التقليدية كطوب ، مثل المتجانسات أو حتى من المعجنات التي هي إلى حد كبير CA (وكميات صغيرة من أنواع الكربون الأخرى) القائمة (14). كما أقطاب كهربائية، ويمكن الاطلاع على مزيد من المناقشة الموجزة حول سبب CA هو مناسبة لهذا التطبيق أدناه.
كما CA هي واحدة من الخيارات الأكثر شعبية من بطانة مصاهر الألومنيوم، مع فترات المصهر تستمر لمدة تصل إلى ست سنوات، واغلاق فقط لتحل محل الكاثودات (15)، ويستخدم CA في بعض السيناريوهات كعنصر الكاثود وكبطانة على حد سواء. مطلوب إيقاف بسبب تراكم كبير من كربيد الألومنيوم وبينما يفضل تشكيل كربيد على هياكل الكربون المضطربة (مثل CA)(16)، كاليفورنيا هو أكثر مقاومة للارتداء الكهروكيميائية(17)، كما التصاق كاربيدس قد تكون أقوى لهياكل أكثر ترتيبا. لذلك ، يمكن استخدام CA جنبا إلى جنب مع مواد أخرى من نوع الكربون مثل الجرافت لتوفير بطانة وكاثود يفي بالخصائص المثالية للإقامة والمقاومة الكيميائية ، مع موازنة قضايا التكلفة. لن يتم استخدام الجمرة الخبيثة غير المعلّمة بشكل روتيني.
جمرة متكلسة كهربائيا كأقطاب كهربائية
بالإضافة إلى بطانة أوعية الصهر، يمكن استخدام الجمرة الخبيثة المتكلسة كهربائيا (ECA) كأقطاب كهربائية نفسها وكذلك لصق الصدم. ومن المعروف أيضا أن اللجنة الاقتصادية لأفريقيا لأدائها درجة حرارة متفوقة وتعزيز الموصلية الكهربائية. يمكن صنع الأقطاب الكهربائية من الأنثراسيت المتكلس المتجانس (أو المتكلس كهربائيا) ، أو شبه المتجانسات التي يتم عقدها مع معاجون الصدم أو عن طريق ضغط CA أو ECA والراتنج في شكل مع التدفئة(18).
أقطاب كهربائية- أنود
وعلى الرغم من معظم المنشآت لإنتاج الألومنيوم من خامه باستخدام كاثود الجمرة الخبيثة، هناك بعض الأمثلة التي استخدمت فيها اللجنة الاقتصادية لأفريقيا كمود. وفي بعض الحالات، حلت اللجنة الاقتصادية لأفريقيا محل المنشآت التقليدية التي ربما استخدمت فحم الكوك البترولي في أنود(19). يمكن أن تكون أنودات ECA المشتقة فعالة عندما يتم استخدام أقل من 20٪ من وزن الأنثراسيت - ولكن يتم تحقيق كفاءة أكبر عند استخدام ما لا يقل عن 40٪ من الوزن. يفضل Anthracite بشكل خاص بسبب محتواه المنخفض من الرماد - ترتبط مصادر الكربون عالية محتوى الرماد بأقطاب كهربائية منخفضة الكفاءة لا تدوم لاختبار الزمن (20) - أبعد ما تكون عن المثالية في حالة تتطلب إنتاجية عالية ثابتة لفترات طويلة.
أقطاب كهربائية كاثود
وقد كان الكاثود المنزل الأكثر ارتباطا تقليديا بمواد CA وECA في قطاع صهر الألومنيوم والمعادن غير الحديدية الأخرى. الكاثود هو "النهاية" المشحونة بشكل إيجابي. كأقطاب كهربائية ، يتم تقييم الموصلية الكهربائية الفائقة للCA و ECA. كما المواد التي ستخضع لدرجات حرارة عالية، والاستقرار الحراري على المدى الطويل من كاليفورنيا وECA هو قصب السبق. تتكون الكاثودات المعاصرة على أساس CA أو ECA من حوالي 70٪ من الجمرة الخبيثة حسب الوزن والباقي هو الجرافيت ونوع من الموثق التاري. استخدام anthracite عالية الجودة أمر بالغ الأهمية حتى مستويات متواضعة من الشوائب مثل الكبريت يمكن أن تزيد من التوسع الحراري للكاثود. التوسع الحراري يؤدي إلى زيادة في المقاومة الكهربائية. مما يجعل العملية الكهروكيميائية أقل كفاءة وتتطلب المزيد من مدخلات الطاقة (21). فوائد أخرى لاستخدام CA أو ECA في الأقطاب الكهربائية هي قوة ميكانيكية عالية، وانخفاض الموصلية الحرارية ومقاومة جيدة للأكسدة.
معجنات القطب الكهربائي/الصدم
لصق الصدم هي خليط معقد يستخدمه المسبك لإصلاح أي شقوق قد تتشكل في أقطاب كهربائية أو بطانات فرن - أو حتى للانضمام إلى المتجانسات لتشكيل بطانة الفرن في المقام الأول. يمكن اعتبار لصق الصدم "أسمنتا" يحمل بطانات مقاومة للكسارة معا بالإضافة إلى "جص ملتصق" لإجراء إصلاحات سريعة ، وإن كان إصلاحا يستمر لفترة طويلة. استخدام لصق صدم مفيد لأنه يعني أن القطب كله لا تحتاج إلى استبدال، على سبيل المثال، أو متجانسة معقدة للغاية يحتاج إلى أن تنتج أصغر حجما، أسهل لجعل المتجانسات يمكن فقط أن تكون ثابتة معا بدلا من ذلك. ويشار إلى هذا الإجراء الأخير على أنه تشكيل "شبه متجانسة" (22) وعلى الرغم من أن الأداء ليس جيدا كما هو الحال بالنسبة لمتجانس واحد ومستمر ، إلا أن التكلفة والتعقيد يتم تقليلهما بشكل كبير.
مصنوعة من أعلى جودة لصق صدم من الأنثراسيت المتكلسة أو المتكلسة كهربائيا. مثل المواد المستخدمة في الأقطاب الكهربائية ، فهي قوية وقيمة للاستقرار على المدى الطويل. وفقا للبحوث، فإن معاجم الصدم القائمة على اللجنة الاقتصادية لأفريقيا أقوى من تلك المصنوعة من الجمرة الخبيثة المتكلسة تقليديا أو الجرافيت الاصطناعي(23). المواد الموثق المستخدمة في تشكيل عجينة لا تلعب دورا في القوة العامة لصق - وهذا يعني أن القوة ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى وجود اللجنة الاقتصادية لأفريقيا. حوالي 80٪ من وزن المعجون هو عادة مجموع كربوني مثل اللجنة الاقتصادية لأفريقيا مع حوالي 5 الوزن٪ كونها الموثق والتوازن يجري الملعب(24).
تستخدم معجنات الصدم على أساس أي من المتغيرات من الجمرة الخبيثة كمعجنات صدم باردة. يشير "البرد" إلى حقيقة أنه يتم تطبيقها في درجة الحرارة المحيطة ويسمح لها بالتبريد في درجة الحرارة المحيطة. في حين أن هذا يعني أن هناك حاجة إلى بعض الوقت للسماح الأقطاب الكهربائية أو بطانات وعاء لتبرد، وهذا يعني أن التدفئة الإضافية لعلاج عجينة ليست مطلوبة. تقدر لصقات الصدم الباردة لقوتها العالية الضاغطة وخصائص المقاومة الكهربائية المنخفضة (25). وتشير المستويات المنخفضة للغازات المطرودة عندما يتم تسخين عجينة الصدم الباردة في نهاية المطاف في الموقع إلى أن معجونات الصدم الباردة القائمة على اللجنة الاقتصادية لأفريقيا هي خيار أكثر ملاءمة للبيئة من الخيارات الأخرى الأكثر البيتومينا(26).
تأثير رابوبورت
يشير تأثير رابوبورت في الصهر وتطبيقات الأقطاب الكهربائية إلى ميل الكاثودات الكربونية أو كتل الكاثود إلى التوسع في درجة الحرارة بسبب اختراق المركبات المفلورة والصوديومية ، التي ترتبط إلى حد كبير من الشوائب في المعدن. تأثير رابوبورت هو ظاهرة فيزيائية، وليست كيميائية. هذا التوسع يقلل من كفاءة الكاثود (27) ويقلل من المساحة السطحية المتاحة لعمليات التحليل الكهربائي. درجة حرارة التكلس وهيكل المواد المتكلسة الأصلية هي الحكم الرئيسي على ما إذا كان سيتم ملاحظة تأثير رابوبورت (28). ويعتبر حجم المسام الصغيرة والمتسقة على CA مفيدة للتخفيف من تأثير رابوبورت. وقد أفيد أن توسيع رابوبورت يتناسب عكسيا مع درجة حرارة التكلس تصل إلى 2000 درجة مئوية.
يجب عليك تسجيل الدخول لكتابة تعليق.