Kohlestaub-Refraktories

Feuerfestverfahren erfordern die leistungsstärksten Materialien - wie die von African Pegmatite geliefert - einschließlich der hochwertigsten gefrästen Anthrazit, die Vielseitigkeit und Leistung in einer breiten Palette von Anwendungen mit hoher Temperatur und hoher Nachfrage bietet.

Kohlenstaub oder pulverisiertes Anthrazit ist ein relativ kostengünstiges und nützliches Material in einer Vielzahl von
feuerfesten Einstellungen,
wie z. B. eine Komponente in Feuerziegeln und Grüngussanwendungen. In einigen Anwendungsfällen ist Kohlenstaub opferfrei, da seine Verbrennungsprodukte oft wünschenswerte Eigenschaften bieten. Im Vergleich zu anderen Kohlearten, wie Braunkohle oder bituminöse Kohle, verbrennt Anthrazit relativ sauber; Verringerung der Gesundheitsrisiken für Die Arbeitnehmer in Betrieb und ein etwas besseres Umweltprofil. Kohlenstoff-Refraktories werden häufig in reduzierenden Umgebungen verwendet(1). In Bezug auf die feuerfeste Klassifizierung kann Anthrazit/Kohlestaub unter der Kategorie "neutral" gruppiert werden, d.h. er besitzt nicht die Fähigkeit, mit anderen Materialien (wie geschmolzenen Metallen) oxidativ oder reduktiv zu reagieren - dies macht ihn zu einem idealen Kandidaten als feuerfester Materialbestandteil in vielzahln von Umgebungen. Vorbehaltlich anderer Seiten auf dieser Website hat kalziniertes Anthrazit auch feuerfeste Eigenschaften und wird auf diesen Seiten behandelt.

Kohlenstaub in feuerfesten Ziegeln

Ein feuerfester Ziegel - auch als Feuerstein bekannt - ist einer, der eine hohe physikalische und chemische Festigkeit und Struktur bei deutlich erhöhten Temperaturen hat, ohne Risse. Sie werden verwendet, um Öfen und Öfen zu säumen und die Außenstruktur der Heizkammer zu isolieren und zu schützen. Kohlenstoffhaltige feuerfeste Ziegel, wie z.
B. Kohlenstaubenthaltende,
wurden aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit in der Eisen- und Stahlerzeugung weitgehend verwendet(2).

Kohlestaub als Zusatzstoff bei der Herstellung von feuerfesten Ziegeln wird seit fast hundert Jahren verwendet(3). In einem oft zitierten Werk(4) wurden überwiegend tonbasierte Feuersteine mit unterschiedlichen Mengen Kohlenstaub in verschiedenen Mahlgrößen hergestellt. In allen Fällen wurden hohe Wärmedämmungbeobachteten beobachtet. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass die Wärmeleitfähigkeit abnahm, während die Druckfestigkeit und die Porosität mit einem allgemeinen Anstieg des Anteils des verwendeten Kohlenstaubs zunahmen. Hinsichtlich der Mahlgröße wurde festgestellt, dass bei einem feineren Mahlen (kleinere Partikel) die Druckfestigkeit und der Porositätsgrad zunahmen, während die Wärmeleitfähigkeit abnahm. Natürlich sind die Balance von Wärmeleitfähigkeit und Druckfestigkeit der Schlüssel zu einem erfolgreichen Feuerstein. Porosität trägt zur Wärmedämmung bei, da Luft ein schlechter Temperaturleiter ist(5), obwohl die Autoren feststellten, dass übermäßige Porositätsniveaus zu einem Mangel an mechanischen Festigkeitseigenschaften beitragen können. Die prozentuale Zusammensetzung der Kohle lag zwischen 38 und 68, und die Mahlgröße lag zwischen 20 und 500 m. Eine andere Studie untersuchte das gleiche Problem, wenn auch mit geringeren prozentualen Zusätzen von Kohlenstaub (5 bis 20 durch Masse), die Autoren erklärten, dass mit steigendem Kohlegehalt die mechanische Festigkeit zunahm und die Wärmeleitfähigkeit abnimmt(6).

Porosität steht in direktem Zusammenhang mit der Durchlässigkeit, und es wird festgestellt, dass die Durchlässigkeit der bestimmende Faktor für die Langlebigkeit feuerfester Materialien ist(7). Porosität entsteht durch die Verbrennung von Materialien, die dem Hauptziegelbildnermaterial zugesetzt werden(8). Poren entstehen, nachdem das Material abbrennt, und die Form der Poren hängt mit der Identität des Materials(9) in einem Prozess zusammen, der als "Burnout" bekannt ist. Wenn Kohlenstaub brennt, hinterlässt er in der Regel eine porische Form, die kugelförmig ist(10). Die Wärmeleitfähigkeit - und damit die Wirksamkeit als Feuerfest - hängt zusätzlich zur Gesamtporosität auch von der Porenform ab(11). In der Regel wird die Porengröße umso größer, je größer die Partikelgröße des Additivs ist.

Kohlenstaub wird als Additiv bei der Herstellung von hochthermisch stabilen Ziegeln aus rotem Lehmschlamm in Entwicklungsländern(12) mit hoher Druckfestigkeit und Porosität und geringen Wassereinlagerungen verwendet.

Neben Dem Kohlenstaub wurden auch Kohleascheabfälle aus thermoelektrischen Kraftwerken bei der Herstellung von konventionellen und feuerfesten Ziegeln(13) verwendet, deren Leistung den kommerziell erhältlichen Ziegeln ähnelt. Es wurde berichtet, dass die Herstellung von Ziegeln aus Kohlenstaub und Kohleasche eine umweltfreundlichere Produktionsmethode ist(14), da sie Abfälle reduziert/wiederverwendet.

Obwohl sie nicht zur pozzolanischen Aktivität des Betons beiträgt (die Durchhärtung durch den Aushärtungsprozess gegebene Festigkeit - dies kann durch andere Faktoren und Zusatzstoffe beeinflusst werden, die auch aus afrikanischem Pegmatit erhältlich sind), wird Kohlestaub seit mindestens 1910 als Zusatzstoff in feuerfestem Beton verwendet. Die thermische Leistung wird durch die Zugabe erhöht, was sie zu einer idealen Wahl für Umgebungen mit hohen Temperaturen und für Umgebungen in konstant heißen Umgebungen macht.

Feuerfeste Auskleidungen und Kohlenstaub/Anthrazit

Zusätzlich zu Ziegelform kann Anthrazit/Kohlestaub als Teil feuerfester Auskleidungen verwendet werden - in Fällen, in denen sie zum Beispiel Teil einer Monolithenstruktur sind. Kohlenstoffhaltige Auskleidungen von Töpfen für die Aluminiumverhüttung sind seit einiger Zeit beliebt(15), mit Kombinationen von Anthrazit und Koks/Kalzit-Anthrazit-Einsatz. Anthrazit und Kohlestaub abgeleitet monolithischen Futter sind aufgrund ihrer niedrigen Aschegehalt und langfristige Stabilität wünschenswert. Darüber hinaus wurden im Aluminium-Produktionsraum Kathoden hergestellt, die in der Elektrolysestufe verwendet werden und bis zu 45 kalziniertes Anthrazit enthalten; unter Beibehaltung der Stabilität bei hohen Temperaturen und ohne Verlust der elektrischen Leitfähigkeit. zusätzlich zu den konventionelleren Topffuttereinstellungen, die sicherstellen, dass das geschmolzene Metall bei konstanter Temperatur gehalten wird(16).

Für feuerfeste Auskleidungen für die Eisen- und Stahlproduktion wurde im Hochofen ein ausgehärteter Monolith mit 80 Anthrazit verwendet(17). Es ist von entscheidender Bedeutung, dass ein Hochofen mit einem wirksamen und langlebigen Feuerfest ausgekleidet ist, um eine nachhaltige und zuverlässige Produktion zu gewährleisten(18). Im modernen Hochofen ist der Verschleiß am Futter besonders am Boden der Kammer, dem Herd, konzentriert. Hier ist die Flüssigkeitsmetalldurchflussrate hoch, was Turbulenzen und einen ungleichmäßigen Verschleiß über dem Futter bedeutet. Feuerfeststoffe auf Anthrazitbasis bewiesen ihren Wert mit hoher Temperaturbeständigkeit, selbst bis zu mehreren Heizzyklen über 1.000 °C, thermische Schocktests, chemische Beständigkeitstests und Oxidation. In diesem Fall wird monolithisches Anthrazit für seine Massenvolumenstabilität geschätzt(19). Kohlenstoff-Typ feuerfeste Auskleidungen von Hochöfen sind in der Regel in der Größenordnung von 700 bis 750 mm dick, mit Längen von etwa 2 Metern(20).

Unter Berücksichtigung des langfristigen Dienstes einer bestimmten Auskleidung ist kein Material vor Versagen gefeit. Im Allgemeinen, je mehr Heiz- und Kühlzyklen es gibt, desto eher wird das Feuerfest ausfallen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass ein spröderes Feuerfest früher ausfallen wird; Kohlestaub/Anthrazit-Feuerfeststoffe sind für ihre relative Geschmeidigkeit bekannt(21). Bemerkenswert ist die nach außen gerichtete Porengröße in jedem kohlenstoffbasierten Feuerfest; Wenn die Porengröße zu groß ist, können sich kleine Mengen geschmolzenen Metalls in ihnen sammeln und abkühlen und so genannte "Whisker" produzieren. Diese Phänomene können sich auf die Gesamtwirksamkeit des Feuerfestes auswirken.

In Schmelzfutteranwendungen können Anthrazit/Calcinit und harzige Tonhöhe verwendet werden, um eine feuerfeste Paste zu bilden, die effektiv die Lücken zwischen feuerfesten Ziegeln, Platten oder Monolithen füllen kann(22). Hervorragende Druckfestigkeit verleiht das in diesen Pasten vorhandene Anthrazit, insbesondere in den höheren Temperaturbereichen, die solche Pasten häufig erleben, insbesondere im Vergleich zu Asphalt oder bituminösen Kohlenstoffharzen der vorherigen Generation.

Greensand And Foundries: Der Einsatz von Kohlestaub in Gießanwendungen

Kohlenstaub
ist ein gängiger Zusatzstoff im grünen Sandformprozess, als kohlenstoffhaltiger Zusatzstoff, der sowohl unter Verbrennungen als auch unter Oxidationen steht. Im modernen grünen Sandguss ersetzt Anthrazit bituminöse Kohle, die beim Erhitzen verbrennt und gefährliche Schadstoffe wie Benzol, Xylol und Toluol freisetzt. Es ist zwingend erforderlich, dass bituminöse Kohle durch ein ebenso leistungsfähiges kohlenstoffhaltiges Material ersetzt wird, aber mit einem weniger umweltschädlichen Profil. Experimentell emittiert Anthrazit(23) deutlich weniger gefährliche Schadstoffe als bituminöse Kohle(24). Der Einsatz von Kohlestaub verringert verbrannte Defekte, verbessert die Oberflächengüte und verringert die Metalldurchdringung. Darüber hinaus hemmt es die Benetzung, ein Verfahren, bei dem das geschmolzene Metall am Sand in der Form haftet und Defekte an der Oberfläche des Produkts hinterlässt. Die Verwendung von Kohlenstaub verhindert auch Phänomene wie das "Aufbrennen", bei dem Eisenoxid an der Oberfläche aufgrund der flüchtigen organischen Verbindungen erzeugt wird, die durch die Verbrennung von Kohlenstaub abgegeben werden(25).

Mann gießt geschmolzenes Metall in eine Form

Verhindern von Benetzung in Gussteilen

Benetzen ist ein Problem, mit dem viele Gießereien im Gießereibereich konfrontiert sind, da oft benetzungsanfällige Materialien verwendet werden. Die Benetzung ist dafür bekannt, Oberflächendefekte zu verursachen, wird aber oft durch die Verwendung von Kohlenstaub oder Anthrazit im Sandgemisch gelindert.

Die Pyrolyse des kohlenstoffhaltigen Materials bei hohen Temperaturen legt einen dünnen Kohlenstofffilm an der geschmolzenen Metall-Sand-Schnittstelle ab. Eine solche Schicht verhindert das Eindringen von Metall in den Sand und Sand in das Metall. Die Verhinderung der Penetration bedeutet, dass keine Oberflächendefekte auftreten können und daher keine Nachgussbearbeitung von Graten erforderlich ist. Kohlenstaub, der meist anthrazit ist, der eine gute Kokskapazität hat, wird für diese Anwendung bevorzugt. Darüber hinaus wird es nicht mehr als 30 Gewichtsprozent flüchtiger organischer Verbindungen, weniger als 0,8 % Schwefel und aschearm haben(26).

Aufgrund der Pyrolyse, die Gase austreibt, sowie der Verdunstung von Wasser oder anderen Flüssigkeiten im Sand ist ein leichter Druckanstieg zu erwarten. Eine solche Druckerhöhung ist mäßig und wird leicht durch Sand und Metall toleriert, aber wenn Wasserstoff freigesetzt wird, kann er in das Metall eindringen, da er einen ausreichend kleinen atomaren Radius hat(27).

Kohlenstaub im Strangguss: Tundish Linings

Moderne Gießereien setzen ausgiebig auf Stranggießtechniken, um eine hohe Anlagenauslastung zu gewährleisten und so die Produktionskosten zu senken. Eines der Werkzeuge, die dazu erforderlich sind, ist ein Tundish, eine Rutsche oder eine kastenartige Struktur, die für den Transport von geschmolzenem Metall von einem Teil der Anlage zu einem anderen verwendet wird.

Tundishes sind aus Stahl gefertigt und besitzen mehrere Isolationsschichten zwischen ihrer Außenhaut und wo das geschmolzene Metall behandelt wird. Magnesia Carbon ist einer der am häufigsten verwendeten Isolatoren für seine überlegene thermische Leistung - es besteht aus Magnesia und einer Quelle von Kohlenstoff wie Anthrazit oder Graphit. Der Kohlenstoff moduliert und verhindert weitgehend die Ausdehnung der Magnesia bei höchsten Temperaturen, wodurch er mit vielen Heiz- und Kühlzyklen besser für den langfristigen Einsatz geeignet ist. Das Spalling wird mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt verringert(28), während der Young-Modul des Gesamtmaterials mit mehr Kohlenstoffanteil erhöht wird(29). In Magnesia Kohlenstoff-Refraktorien für tundish Futter wird Anthrazit in bis zu 15 Gewichtsprozent verwendet. Ein Nachteil ist, dass der Abbau des Feuerfeststoffes durch das Vorhandensein von Eisenoxid beschleunigt werden kann, das den Kohlenstoff oxidiert(30).

Andere Verwendungen

Kalkiertes Anthrazit wurde in Verbindung mit einer harzigen Tonhöhe verwendet, um eine hochwirksame feuerfeste Paste zu produzieren, die in Aluminiumhüttentopffuttern verwendet wird. In Fortsetzung des Themas feuerfeste Paste, wurde festgestellt, dass anthrazitreiche Harze sind weit überlegen in Bezug auf Druckfestigkeit bei hohen Temperaturen als häufig verwendete Asphalt-Harze(31). Kohlestaub hat bereits in den 1910er und 1920er Jahren Verwendung in feuerfesten Zementen und Beton gefunden, wobei er bereits in den 1910er und 1920er Jahren als Teil des Aggregatbestandteils in einen Betonmix aufgenommen wurde (32,33). Obwohl die Zugabe von Kohlenstaub nicht zur pozzolanischen Aktivität der resultierenden Betonplatte beiträgt, erhöht die Aufnahme die thermische Gesamtleistung. Solche Leistungssteigerungen werden besonders geschätzt, wenn Beton zeitweise oder dauerhaft hohen Temperaturen, wie z.B. in Kraftwerken, als weitere Verteidigungslinie neben den Stahlverstärkungen im Beton selbst ausgesetzt sein kann.

Beratung von Manganoxid

Kohlenstaub (Anthrazit) ist ein nützliches Material, das als Zusatzstoffe in feuerfesten Anwendungen gefunden wird, besonders attraktiv aufgrund seiner relativ preiswerten Natur und Allgegenwart
Als Zusatz zu feuerfesten Ziegeln bietet es verbesserte Eigenschaften, vor allem durch die Erhöhung der Porosität
In Ofenauskleidungen sorgt Kohlenstaub als feuerfestes Material für langfristige Festigkeit und hohe thermische Leistung; in der Stahlproduktion wird es verwendet, um die stark schlagstarken Bereiche des Ofens zu säumen und eine lange Lebensdauer zu bieten
Innerhalb von Gießanwendungen ist es ein gängiges Additiv zu grünem Sandformmittel, das einen effizienteren Prozess durch Vermeidung von Defekten wie Brennen und Hemmen der Benetzung
Im Strangguss ist Kohlenstaub/Anthrazit ein wichtiger Bestandteil in einigen der geschichteten Materialien, die für tundish-Futter verwendet werden, und bietet einem weitgehend ansonsten auf Mangan basierenden Feuerfest-
In anderen Bereichen wird es als feuerfeste Paste und in Zementen/Betonen verwendet, die höhere thermische Leistungsmerkmale bieten
Die Verwendung von Kohlenstaub/pulverisiertem Anthrazit in einer Reihe von feuerfesten Umgebungen zeugt von seiner hohen Leistung, trotz der scheinbar kontraintuitiven Natur der Verwendung von brennbarem Material in Sehrhochtemperaturszenarien
Kalziniertes Anthrazit (hier nicht diskutiert) hat weitere feuerfeste Eigenschaften, die den Spielraum für ein bereits allgegenwärtiges und zuverlässiges Material erheblich erweitern

Afrikanisches Pegmatit ist ein führender Bergmann, Müller und Lieferant von anthrazit höchster Qualität für eine Vielzahl von Anwendungen, auch in Feuerfeststoffen. Afrikanisches Pegmatit bietet engagierten Service, eine große Reichweite und jahrzehntelange Erfahrung und ist der Go-to-Partner für gefräste anthrazitfarbene und eine ganze Reihe anderer feuerfester Materialien.

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