песчаная плесень, используемая с антрацитом

Антрацит в отливках, огнеупорных футеровках и других применениях в литейном производстве

Антрацит является одним из видов угля, который, в дополнение к очевидному использованию в качестве горючего топлива, имеет другие применения в
огнеупорных / высокой температуры производственной
области. Поскольку он горючий, использование антрацита в высокотемпературных приложениях требует его использования в жертвенной манере, в теплообработанной форме (calcined) или в качестве компонента в более широкой огнеупорной. Антрацит является одним из самых сложных форм угля, с высоким содержанием углерода, он горит относительно чисто по сравнению со своими сверстниками. Изобилие антрацита и, следовательно, низкая стоимость делает его привлекательным материалом для различных приложений.

Для краткости и ясности, антрацит, который был кальцинирован будет называться "CA" на протяжении всего этого текста. Для достижения высокого качества CA требуется процесс кальцинации высокого качества, но в целом этот процесс требует хорошего источника антрацита в качестве исходного материала(1)

литейно-хромированные и

Антрацит использует в отливках

В среде литья, размер поры литья плесени имеет важное значение, как если бы размер поры слишком велика, небольшое количество расплавленного металла может собирать в них и прохладно, производя "виски", которые должны быть измельчены от конечного продукта, добавив время и расходы на процесс. CA имеет небольшие и последовательно размера поры, и в зависимости от литья, CA может вести себя в жертвенный метод и сжечь. В частности, полезно для производства металла, высоко кальцинированный антрацит может быть использован в монолитной литой графитовой огнеупорной (2). Данный пример формируется как суспензия и монолит генерируется на месте в печи это связано с линией, но заливки и лечения slurried огнеупорных вокруг картины в традиционном смысле также является популярным методом. Когда антрацит добавляется к огнеупорным касстолы, отливки были зарегистрированы как более гладкие (3) и меньшее количество загрязняющих веществ из-за относительной чистоты CA по сравнению с другими источниками углерода.

Антрацит использует в подкладках

В конструкции доменных печей с 1960-х годов, на основе антрацита огнеупорные используется для линии очага (т.е. дно) печи (4). Такие накладки, как правило, находятся на порядок 3 м толщиной, а некоторые из них воды или воздуха охлаждается, эти огнеупорные условия при условии выносливости около семи лет - значительно улучшилось по сравнению с предыдущим кремнезема / глинозема огнеупорных очагов, чьи кампании длились не более двух лет (5). Современные конструкции печи используют подход, где керамическая чашка используется в контакте с расплавленным металлом, с антрацит-графит огнеупорной в контакте со стенами печи и очагом. Срок службы печи для комбинированного керамического и антрацитово-графита оценивается в 15 лет.

Износ печи особенно сконцентрирован в очаге, где температура часто достигает самой высокой и скорость потока жидкого металла высока. Монолиты на основе антрацита были использованы в очагах, обеспечивая устойчивость в течение нескольких циклов охлаждения отопления.

расплавленный металл наливают, требует огнеупорных материалов, чтобы сделать это
расплавленный металл наливают в формы, сделанные с наполнителя пески

В некоторых частях доменной печи был продемонстрирован монолит, состоящий из 80 CA, для использования в очаге (6). Здесь скорость потока жидкого металла высока, что означает турбулентность и неравномерный уровень износа по всей подкладке. CA, в экспериментальных испытаниях, устойчив к термическим шокам, окислению и химической атаке при температурах, превышающих 1000 градусов по Цельсию в течение всего срока службы печи перспективе. Monolith CA - это объем навалом, стабильный в условиях печи (7).

При использовании в качестве обычной изоляции от очага, углеродного типа накладки, как правило, на менее чем метр толщиной (8) и находятся в огнеупорной кирпичной форме, в отличие от монолитов. В общих чертах, тепловой стресс / шок в сторону углерода на основе накладки исторически была проблема, но с использованием CA(9) и подходящих наполнителей в суставах (10), в сочетании с дисперсией температуры по всей большой тепловой массы, тепловой шок не рассматривается как значительная проблема во время нормальной работы в современной среде печи. Сами наполнители могут иметь значительную пропорцию антрацита в своем составе (11). Атака алкалипо в настоящее время по-прежнему вызывает озабоченность, особенно при самых высоких температурах, но некоторые исследования показали, что с использованием микропористых CA, последствия щелочным нападением сведены к минимуму (12). Это прокладывает путь для более долгосрочного использования CA в накладках.

Применения резервуаров для плавки и расплавленного металла

Сплавляние и удержание баков требуют длительной устойчивости к температуре и тепловому шоку - CA ценится за его устойчивость к ним и химической коррозии. Алюминиевое выплавка, в частности, позволила использовать углеродные накладные накладки и электроды на основе углерода в течение многих лет (13), с электродами примеры с начала 1980-х годов, используя до 75 CA по массе и с производительностью равна тем, с чисто графитом электроды (14). Даже учитывая высокое качество процессов кальциния, CA является более рентабельным, чем чистый графит, сохраняя при этом высокий уровень производительности. В качестве подкладки, CA в основном присутствует для изоляции горшка и / или проведение танка, т.е. для предотвращения расплавленного металла настройки in situ. Электроды и накладки могут образовываться обычным способом, как кирпичи, как монолиты или даже из пасты, которые в значительной степени CA (и небольшое количество других типов углерода) на основе (15). Как электроды, дальнейшее краткое обсуждение того, почему CA подходит для этого приложения можно найти ниже.

Как CA является одним из самых популярных вариантов подкладка алюминиевых заводов, с плавильным интервалом продолжительностью до шести лет, закрытие только для замены катодов (16), CA используется в некоторых сценариях как катод компонент а также в качестве подкладки. Закрытие требуется из-за значительного наращивания карбида алюминия и в то время как образование карбида благоприятствует на неупорядоченных углеродных структур (таких как CA) (17), CA является более устойчивым к электрохимическому износу (18), как стеканка карбидов может быть сильнее, чтобы более заказанные структуры. Таким образом, CA может быть использован наряду с другими углеродного типа материалов, таких как графит, чтобы обеспечить подкладку и катод, который отвечает идеализированные свойства для проводимости и химической устойчивости, в то время как балансировка вопросов стоимости. Нескальцинированный антрацит обычно не будет использоваться.

формы из зеленого песка
металлические изделия, изготовленные из угольной пыли

Эффект Раппопорта

Эффект Раппопорта в плавки и применения электрода относится к тенденции катодов углеродного типа или катодных блоков расширяться при температуре из-за проникновения фторированных и натриевых соединений, которые в значительной степени связаны с примесями в металла. Эффект Раппопорта является физическим, а не химическим явлением. Такое расширение снижает эффективность катода (19) и уменьшает его доступную площадь поверхности для процессов электролиза. Температура кальцинации и структура исходного кальцинированного материала являются основными арбитрами того, будет ли наблюдаться эффект Раппопорта (20). Небольшие и последовательные размеры пор на CA считаются выгодными для смягчения эффекта Rappoport. Сообщалось, что расширение Раппопорта обратно пропорционально температуре кальцинации до 2000 градусов по Цельсию (21).

горячий металл только из печи, которые использовали антрацит

Другие литейные приложения

Другие
литейные использует
включают, кальцинированный антрацит, который был использован в качестве компонента в электродах в печах, в дополнение к ранее упомянутой подкладке применения, для металлов, таких как титан и ранее упомянутых алюминия. Такие электроды, как правило, в основном углерода или графита основе. Главными причинами использования CA являются его недорогой характер и интересные профили электрического сопротивления (22). Необработанный антрацит является относительно высоко электрически резистивным (т.е. плохим проводником), однако CA, обработанный между 600 и 900 градусами По Цельсию, показывает потерю резисточенности порядка двух-трех порядков величины; достигаемотолького 1000 кв.м при уровне 1300 градусов по Цельсию (23), при этом аналогичные значения наблюдаются в других исследованиях (24). Кальцинирование также связано с увеличением структурной прочности, с уровнями пористости колеблется, но существенные изменения не заметили. Примечательно, что антрацит начинает проходить графитизацию по адресу ca. 2200 кВ (25).

угольная пыль, используемая в процессе литья
формы, которые используют антрацит

Резюме

  • Антрацит является полезной и недорогой формой угля, который имеет много применений в огнеупорной сфере
  • В изготовлении металла, CA может быть использован в производстве форм для расплавленных литья металла
  • В качестве ключевого компонента накладки доменных печей, CA ценится за его производительность и долговечность при высоких температурах, в течение длительных временных рамок, либо в монолитной или огнеупорной кирпичной форме. Они широко используются в производстве железа и стали
  • CA используется в качестве одного из ключевых материалов в плавильной подкладке горшок для электрически рафинированных металлов, таких как алюминий - ключевой промышленно и экономически важный процесс
  • В производстве других металлов, CA может быть использован в качестве компонента в электродах из-за его структурной прочности и хорошего профиля электрической проводимости при температуре
Горшок, наполненный измельченный антрацит

Ссылки:

1 M. M. Gasik et al., Моделирование и оптимизация антрацитового лечения в электрокальцинаторе, в: 12-й Международный конгресс ферросплавов, Хельсинки, 2010

2 Патент США US9695088B2, 2010

3. Джеланек и Я. Беньо, Арка. Литейного. Англ., 2000, 8, 67

4 А. Сингх, Транс. Ind. Ceram. Soc., 1982, 41, 21

5 R. M. Duarte et al., Ironmaking and Steelmaking, 2013, 40, 350

6 F. Vernilli et al., Ironmaking and Steelmaking, 2005, 32, 459

7 С. Ге и др., Металлург. Матер. Транс. B, 1968, 20. 67

8 С.В. Олебов, Огнесные опоры, 1964, 5, 189

9 M.W. Meier et al., Light Metals, 1994, 685

10 P. G. Whiteley, Steel Times Inter., 1990, 11, 32.

11 J. Tomala и S. Basista, Микропор углеродная печь Подкладка, в: INFACON XI, Нью-Дели, 2017

12 B. Chatterjee и K. K. Singh, огнеупорные практики в ферро-сплавных плавильных печей, в: 4-й курс refresher на сплавах Ферро, Jamedepur, Индия, 1994

13 H. Hayashi et al., J. Металлы, 1968, 20, 63

14 M. Born et al., Freiberger Forschungshefte A, 1990, 603, 56 (на немецком языке)

15 К. М. Хаджи и др., Дж. Англ. (Индия), 1982, 63, 60

16 С. Петржик и др., Арка. Metall. Матер., 2014, 59, 545

17 B. Уэлч и др., Легкие металлы, 2000, 399

18 Н. Акудзава и др., Легкие металлы, 2008, 979

19 J. M. Peyneau, Дизайн высоконадежных горшок Подкладка, в: А. Томсетт и J. Джонсон (ред.), Основные чтения в легких металлов, Springer, Кембридж, 2016

20 Рапопорт и Самойленко, Цветной Металли, 1957, 2, 44 (на русском языке)

21 Д. Белицкус, Металлург. Транс. B 1977, 8, 591

22 И. М. Кашлев и В.М. Страхов, кокс и химия, 2008, 61, 136

23 И. В. Суроцева и др., Коксовые и химия, 2012, 55, 231

24 В. И. Лакомский, Коксовые и Химия, 2012, 55, 266

25 А. Б. Гарсия и др., Топливный процесс. Технологий., 2002, 79, 245