merah panas refraktory simen bata

Sebatian Chrome:
Aplikasi Dalam Semen Refractory, Bahan Refractory

Tanpa
bahan refraktori
, banyak proses industri moden tidak mungkin kerana tiada besi berkualiti tinggi, keluli dan aluminium boleh didapati untuk membuat jentera yang diperlukan. Bahan refraktori adalah bahagian penting dalam Relau atau oven Masonry, di mana kedua-dua bertindak sebagai penghalang haba utama antara teras dan perumahan, dan sebagai bahan yang boleh bergabung bersama refraktori lain, seperti silika atau alumina. Bahan refraktori yang diuruskan di sini termasuk refraktori simen dan bata.

Pengenalan Simen Refractory

Refraktori cements atau refraktori, adalah jenis konkrit dengan kestabilan terma yang tinggi. Manakala konkrit berasaskan simen Portland tradisional boleh rosak atau dimusnahkan oleh suhu yang tinggi (1), refraktori simen melawan kerosakan tersebut. Simen Portland terutamanya terdiri daripada kalsium silikat, berbanding dengan simen refraktori yang menggunakan monocalcium aluminat (CaAl2O4) yang diperbuat daripada kombinasi suhu tinggi alumina (Al2O3) dan kalsium karbonat (caco3)-antara sebatian lain. Pengeluaran adalah sebaliknya sama dengan yang biasa konkrit (2). Untuk refraktori cements, sumber tinggi Aluminium oksida adalah penting untuk prestasi suhu tinggi optimum. Gred rendah berasaskan aluminium boleh menggunakan sumber aluminium yang sedia ada seperti bauksit secara-walaupun sifat prestasi haba mereka adalah lebih rendah. Banyak seperti simen biasa, simen refraktori boleh dipecat ke dalam bentuk bata, tetapi lebih sering dibentuk ke dalam bentuk tertentu.

refraktori diperbuat daripada bata

Apakah mereka?

Refractori concretes terdiri daripada bahan agregat yang kasar atau halus, seperti pasir atau aluminium atau magnesium oksida, di samping fasa Binder yang sering poros sebagai simen; monocalcium aluminat dalam persekitaran yang berprestasi tinggi. Monocalcium aluminat, seperti yang disebut, terbentuk daripada menembak kalsium karbonat (limau) dan alumina, sama ada oleh gabungan, klinker atau proses sintering (3). Ia kemudiannya boleh digunakan dalam fesyen yang serupa dengan simen Portland.

Pembangunan simen jenis aluminat yang diperolehi daripada keperluan silicate berasaskan kalsium yang sama dan tidak mempunyai tahap prestasi yang tinggi pada suhu tinggi (4) pada tahun 1920-an. Pada tahun 1960-an, refraktori berkualiti tinggi berdasarkan kalsium aluminksi dan alumina-Type agregat telah menjadi tersedia, berprestasi sangat dari segi kestabilan terma, lelasan rintangan dan terhadap hakisan kimia (5, 6). Pada tahun 1970-an, simen yang lebih rendah yang mengandungi refraktori telah menjadi tersedia, dengan kandungan simen yang ketara dikurangkan, yang dibuat dengan pelbagai oksida logam dan deflocculants dan lain-lain bahan tambahan (7, 8). Refraktori kontemporari dibuat dengan pelbagai kuantiti simen, berdasarkan aplikasi yang dikehendaki, dengan pelbagai bahan tambahan.

logam lebur yang dicurahkan, memerlukan bahan refraktori untuk melakukannya

Bagaimana Mereka Dibuat?

Dalam tatacara perindustrian, secara umum bercakap, refraktori dibuat sama ada menekan Kering, pemutus atau membentuk. Yang kedua yang mempunyai subkelas termasuk dengan menembak (satu kaedah untuk pembuatan bata refraktori) dan Ikatan kimia. Kaedah terakhir pengeluaran adalah ke dalam monolith, yang pepejal tanpa borang yang siap-bentuk dan bentuk diberikan kepadanya atas permohonan pertama.

Satu refraktori yang digunakan dalam Relau biasanya sama ada dari bata (dipecat) atau jenis simen refraktori (serupa dengan konkrit cast). Monoliths juga digunakan dan mempunyai keutamaan untuk kekurangan mereka berkhidmat untuk menyertai dan panjang kehidupan Perkhidmatan. The dipecat jenis bata adalah serupa dengan kaedah tradisional membentuk api tanah liat-satu lagi bahan refraktori, walaupun untuk aplikasi suhu yang lebih rendah seperti kayu melepaskan Relau-di mana bahan itu dipecat dalam Relau sehingga ia sebahagiannya kekaca. Apabila menggunakan simen refraktori untuk membentuk struktur refraktori, ia boleh menjadi berfaedah untuk menggunakan campuran kandungan yang rendah simen, yang meningkatkan sifat aliran bahan sebelum mengubati/menembak (2).

bata dibuat dengan simen refraktori
refraktori simen bata dinding

Chrome Dalam Persekitaran Refractory

Banyak seperti bahan tambahan dalam pembuatan konkrit biasa, prestasi simen refraktori boleh digunakan oleh penambahan bahan tambahan. Satu kelas utama refraktori simen tambahan adalah bahawa sebatian Chrome; tepung krom,
Pasir Chrome
(chromite) dan terus kromium (iii) oksida (chromia, CR2O3). Ia dinyatakan bahawa 18 daripada semua chromite digunakan untuk tujuan refraktori (9). Yang berasaskan krom bahan refraktori yang digunakan secara meluas dalam persekitaran Relau untuk pengeluaran besi, keluli dan aluminium.

Kromit Besi Dan Chrome 'Tepung'


Iron Chromite
adalah bijih semulajadi yang berlaku kromium. Ia mempunyai takat lebur 2040 ° c dan "hampir kimia lengai" (10). Chromite telah didapati digunakan sebagai bahan refraktori di sebelah kanan, sebagai menentang sebagai komponen dalam simen refraktori, dengan kandungan chromia yang tinggi menyediakan bahan yang sangat stabil untuk pembasahan (11), Walau apa pun kegagalan yang disebutkan sebelum ini di bawah beban berat yang tinggi.

Penggunaan sebatian Chrome dalam tempoh persekitaran refraktori kembali lebih 100 tahun. Refraktori hanya chromite telah digunakan dalam persekitaran besi dan keluli Walau bagaimanapun di bawah beban berat yang tinggi cenderung kepada keruntuhan mekanikal dan gagal (12). Dari Barat dan tengah Eropah Tengah telah menggunakan bata magnesia silicate-terikat yang dilakukan dengan baik, tetapi telah meningkat dengan ketara oleh penambahan chromite, terutamanya dalam bidang rintangan kepada kejutan dan muncung (13). Menjelang 1960-an, sepenuh masa memperkenalkan oksigen terus ke dalam Relau mereka, menyebabkan suhu operasi yang lebih tinggi dan silicate jenis bata mula digantikan dengan magnesite-menerjah chromite bata untuk prestasi yang lebih baik pada suhu tinggi (14). Apabila bekerja di bawah keadaan oxidising, ia adalah penting untuk mempertimbangkan kemungkinan pengoksidaan semua sebatian yang hadir. Satu masalah yang diketahui dengan kromat sebagai refraktori adalah bahawa di bawah keadaan tertentu yang sangat oxidising, kromium (iii) boleh oxidise kepada kromium (vi), yang merupakan ogen karsinis yang dikenali. Kemasukan kuantiti Aluminium oksida yang tinggi dalam komponen refraktori telah didapati untuk mengurangkan pengoksidaan tersebut (15).

refraktori-chromeflour

Tepung krom adalah serbuk tanah yang sangat halus besi chromite dan digunakan secara meluas dalam pengeluaran magnesia Chrome refraktori bata, untuk pembinaan Relau dan kilns (16, 17).

Dalam bentuk bata refraktory, chromite bersama-sama alumina dan magnesium oksida telah terbukti stabil dan kuat sehingga 1900 ° c (18). Ia adalah penting untuk ambil perhatian bahawa nilai ini adalah lebih rendah daripada titik lebur chromite yang diterbitkan, tetapi dalam bentuk bata bersama-sama dengan bahan lain, ia adalah lebih mudah untuk digunakan, mengendalikan dan mengandungi. Sebuah bata refraktori yang terdiri semata-mata chromite tidak melakukan apa-apa yang lebih baik daripada mana-mana chromite-alumina-magnesium campuran bata, ini bukanlah satu kelemahan, bagaimanapun, kerana bahan lain datang pada kos yang lebih rendah daripada tepung Chrome. Diberi perhatian adalah hakikat bahawa cast magnesite-Chrome daripada ia adalah dalam bentuk bata, kerana ia kurang porous (19, 20).

Kromium (Iii) Oksida

Kromium (iii) oksida, chromia, CR2O3, juga merupakan bahan refraktori dalam hak sendiri, dan telah dicadangkan sebagai berguna dalam pembuatan bata refraktori (21). Kajian menunjukkan bahawa penambahan Aluminium oksida (dalam bentuk bauksit secara tidak ditapis) kepada chromia meningkatkan kekuatan mekanikal (22). Penggunaan utama chromia adalah sebagai satu piment; sumber oksida ini untuk aplikasi refraktori cenderung datang dari bentuk chromite (seperti di atas) (23), walaupun sumber secara langsung daripada bijih mengandungi besi, ini tidak dilihat sebagai masalah. Dalam keadaan Relau, mana-mana besi sisa akan oxidise kepada lengai besi oksida.

produk keluli pemutus

Penggunaan Refractories Chrome Dalam Gasifier

Selain daripada lapisan Relau untuk pengeluaran besi dan keluli, Chrome refraktori mempunyai kegunaan yang penting dan penting dalam lapisan gasiangan. Proses pengegasan menukar bahan yang berkarbon (seperti arang batu, Coke dan biojisim) kepada gas sintesis, dan jenis gasias yang paling biasa adalah jenis aliran yang terbelenggu gasias. Masalah yang wujud dengan proses pengegasan adalah pengeluaran Abu, yang di bawah keadaan haba yang tinggi yang mengumpul di dinding reaktor sebagai slag, yang boleh mengalir ke bawah dinding refraktori dan berpotensi menembusi struktur poros-menyebabkan reaksi tidak selamat datang untuk berlaku. Refraktori berasaskan Chrome adalah berkuantum dalam tetapan ini untuk keteguhan mereka dan kebolehlarutan rendah chromia di slag. Walau bagaimanapun, pada umumnya, chromia menunjukkan prestasi baik dalam ujian makmal dengan perubahan struktur yang sedikit dan sukar diukur, tetapi ia telah diperhatikan bahawa saiz zarah yang lebih besar dalam refraktori dan pembungkusan denser adalah paling bermanfaat (24). Gas sintesis digunakan dalam proses Fischer-Tropsch untuk sintesis hidrokarbon. Krom-alumina adalah pilihan utama bagi bahan refraktori untuk gasiangan (25). Oleh kerana kos memuncak komponen krom dalam pengeluaran refraktori, beberapa kajian telah mencadangkan pendekatan berlapis untuk Reaktor lapisan (26) atau perkiraan jenis lintang; a kromium oksida berat yang tinggi dalam bahagian yang paling hangat, dan oksida kromium yang lebih rendah (ke 15 berat, dengan baki menjadi alumina) di zon yang sejuk (27). Adalah diperhatikan bahawa alumina-chromia refraktori adalah lebih tinggi kepada alumina dan magnesia-Chrome refraktori di hadapan asid slag (28).

lelaki menuah logam lebur ke dalam acuan
Koridor Archway diperbuat daripada bata refraktori

Ringkasan

  • Bahan refraktori adalah penting dalam penyediaan bahan yang penting di peringkat global seperti besi, keluli dan aluminium.
  • Aluminates telah menjadi hadir di refraktori konkrit/simen menawarkan ciri prestasi haba yang sangat baik.
  • Sebatian kromium dicatatkan sebagai komponen penting refraktori, sering di samping aluminat dan magnesites, disebabkan kestabilan terma mereka yang tinggi.
  • Chrome berasaskan refraktori telah menemui aplikasi yang penting khusus dalam proses pengegasan, menyediakan untuk proses yang boleh dipercayai dan berdaya tahan.
Pasir Chrome
Chromite tepung dalam periuk

References

1 Q. MA, et Al., Constr. Membina. Mater. 2015, 93, 371

2 W. E. Lee et Al., Int. Mat. Rev., 2001, 46, 145

3 J. E. Kopanda dan G. Maczura, alumina Chemicals – Sains dan teknologi panduan, Amerika seramik Society, Westerville, Amerika syarikat, 1990

4 A. V. Briebach, Trans. J. BR. Ceram. SoC., 1972, 71, 153

5 D. R. Lankard, Adv. Ceram., 1984, 13, 46

6 G. MacZura et Al., dalam Proc. UNITECR ' 95, Persatuan teknikal refraktori Jepun, Kyoto, 1997

7 m Krietz et Al., Am. Ceram. SoC. Bull. 1990, 69, 1690

8 J. P. Radal et Al., Adv. Ceram., 1984, 13, 274

9 J. Barnhart, Reg. Toxicol. dan Farol., 1997, 26, 3

10 J. O. Nriagu dan E. Nieboer (EDS.), kromium dalam persekitaran semulajadi dan manusia, Wiley-Interscience, New York, 1988

11 N. McEwan et Al., Chromite-bahan mentah refraktori kos efektif untuk refraktori dalam pelbagai aplikasi logam di selatan Afrika Pyrometallurgy 2011, EDS. R. T. Jones dan P. den Hoed, Johannesburg, 2011

12 J. putih, Magnesia berasaskan refraktori, dalam oksida suhu tinggi Bahagian I Magnesia, limau dan krom refraktori, A. M. Alper (Ed.), akhbar akademik, New York, 1970

13 W. D. Kingery, H, K. Bowen dan D. R. Uhlman, pengenalan kepada seramik, 2 Ed., Wiley, New York, 1960

14 A. Muan dan E. F. Osborne, keseimbangan fasa di antara oksida di Steelmaking, Addison Wesley, Reading, Amerika syarikat, 1965

15 A. Muan dan S. Somiya, J. am. Ceram. SoC., 1959, 42, 603

16 US paten US3360387A, 1967, tamat tempoh

17 US paten US4366256A, 1982, tamat tempoh

18 E RUH dan J. S. McDowell, J. am. Ceram. SoC., 1962, 45, 189

19 W. E. Lee dan W. M. Rainforth, mikrostruktur seramik-kawalan harta tanah oleh pemprosesan, Chapman dan Dewan, London, 1994

20 J. H. Chesters, refraktori: pengeluaran dan hartanah, Institut bahan, London, 1973

21 K. Matusmoto, Chem. Abst., 1963, 59, 3626

22 m. R. Lyman dan W. J. Rees, Trans. Ceram. SoC., 1937, 36, 110

23 H. G. Jata dan T. J. Davies, Rev. Inorg. Chem., 1993, 13, 103

24 H. B. Kim dan M. S. Oh, seramik Int., 2008, 34, 2107

25 J. P. Bennett, refraktori aplikasi dan berita, 2004, 9, 20

26 W. A. Taber, refraktori aplikasi dan berita, 2003, 8, 18

27 Z. Guo, Am. Ceram. SoC. Bull., 2004, 83, 9101

28 J. A. Bonar et Al., Am. Ceram. SoC. Bull., 1980, 59, 4