Угольные огнедуктора

Огнеупорные процессы требуют наиболее эффективных материалов - таких, как те, которые поставляются африканским Pegmatite - в том числе высокое качество фрезерный антрацит, предлагая универсальность и производительность в широком диапазоне высокой температуры, высокий спрос приложений.

Угольная пыль, или порошкообразный антрацит, является относительно недорогим и полезным материалом в различных
огнеупорных условиях,
таких как компонент в огненных кирпичах и литье greensand типа приложений. В некоторых случаях угольная пыль является жертвенной, при этом ее продукты горения часто дают желаемые свойства. По сравнению с другими типами угля, такими как лигнит или битуминутный уголь, антрацит горит относительно чисто; снижение рисков для здоровья работников завода и наличие несколько лучшего экологического профиля. Рефрактоторы углеродного типа часто используются для уменьшения среды (1). С точки зрения огнеупорной классификации антрацитовая/угольная пыль может быть сгруппирована под категорию «нейтральных», т.е. она не обладает способностью реагировать с другими материалами (например, расплавленными металлами) окислительным или редуктивным способом – это делает его идеальным кандидатом в качестве огнеупорного материального компонента во множестве параметров. При условии других страниц на этом сайте, кальцинированный антрацит также имеет огнеупорные свойства, и рассматривается на этих страницах.

Угольная пыль в огнеупорных кирпичах

Огнеупорный кирпич - также известный как огненный кирпич - это тот, который имеет высокую физическую и химическую прочность и структуру при значительно повышенных температурах, без растрескивания. Они используются для линии печей и печей, обеспечивая изоляцию и защиту внешней конструкции нагревательной камеры. Углеродсодержащие огнеупорные кирпичи, такие как углеродные, которые
содержат угольную пыль,
широко используются в металлургии из-за их приспособляемости и устойчивости (2).

Угольная пыль в качестве добавки в производстве огнеупорных кирпичей используется уже почти сто лет (3). В одном часто цитируемом работе (4), большей частью глинян-основанных кирпичи пожара с меняя количеством пыли угля, в различных размерах молоть, были сделаны. Во всех случаях наблюдались высокие уровни теплоизоляции. Авторы пришли к выводу, что теплопроводность снизилась в то время как сжатие прочность и уровни пористости увеличились с общим увеличением доли угольной пыли используется. Что касается размера молоть, было установлено, что с тонкой молоть (меньшие частицы), сжатие силы и уровни пористости увеличилось, в то время как теплопроводность снизилась. Естественно, баланс теплопроводности и сжатия является ключом к успешному firebrick. Пористость способствует теплоизоляции, так как воздух является проводником низкой температуры(5), хотя авторы отметили, что избыточные уровни пористости могут способствовать отсутствию механических силовых характеристик. Процентный состав, приписываемый углю, варьировался от 38 до 68, а размер молоть колебался от 20 до 500 мкм. Другое исследование исследовало ту же проблему, хотя и с более низким процентом добавления угольной пыли (5 до 20 по массе), авторы заявили, что с увеличением содержания угля механическая прочность увеличивается и теплопроводность уменьшается (6).

кирпичи, изготовленные из огнеупорного цемента

Пористость напрямую связана с проницаемостью, и утверждается, что проницаемость является управляющим фактором в долговечности огнеупорных материалов (7). Пористость создается путем сгорания материалов, добавленных к основному кирпичообразующему материалу (8). Поры создаются после того, как материал сгорает, а форма пор связана с идентичностью материала (9), в процессе, известном как «выгорание». Когда угольная пыль горит, она обычно оставляет поровую форму, которая сферическая (10). Тепловая проводимость - и, следовательно, эффективность как огнеупорная - также зависит от формы пор, в дополнение к общим уровням пористости (11). Как правило, чем больше размер частиц добавки, тем больше размер поры будет реализован.

Угольная пыль используется в качестве добавки при производстве высокотертермически стабильных кирпичей из красной глиняной грязи в развивающихся странах (12), с высоким уровнем сжатия и пористости, а также низким удержанием воды.

В дополнение к угольной пыли, отходы угольной золы от термоэлектрических электростанций были использованы в производстве как обычных, так и огнеупорных кирпичей (13), с производительностью, аналогичной коммерчески имеющимся кирпичам. Сообщалось, что производство кирпича из угольной пыли и угольной золы является более экологически милиемы производства (14), поскольку оно сокращает/повторно использует отходы.

Несмотря на то, что он не способствует поццоланской активности бетона (сила, предоставляемая в процессе лечения - на это могут влиять другие факторы и добавки, также доступные из африканского пегматита), угольная пыль используется в качестве добавки в огнеупорный бетон по крайней мере с 1910 года. Тепловые характеристики увеличивается за счет его добавления, что делает его идеальным выбором для высокой температуры среды и тех, в постоянно горячих местах.

Огнеупорные подкладки и угольная пыль/антрацит

В дополнение к кирпичной форме, антрацит / угольная пыль может быть использована как часть огнеупорных накладок - в тех случаях, когда они являются частью монолитной структуры, например. Углеродные накладки горшков для выплавки алюминия были популярны в течение некоторого времени (15), с комбинациями антрацита и кокса / кальцинированных антрацита поиска использования. Антрацит и угольная пыль, полученные монолитными накладками, являются желательными из-за их низкого содержания золы и долгосрочной стабильности. Кроме того, в алюминиевом производственном пространстве были произведены катоды, используемые в стадии электролиза, которые содержат до 45 кальцинированных антрацитов; при сохранении стабильности при высокой температуре и без потери электрической проводимости. в дополнение к более обычным настройкам подкладки горшка, обеспечивающим, что расплавленный металл удерживается при постоянной температуре (16).

Что касается огнеупорных накладок для производства железа и стали, то в доменной печи был использован вылеченный монолит, состоящий из 80 антрацитов (17). Крайне важно, чтобы доменная печь была облицована эффективной и длительной огнеупорной, с тем чтобы обеспечить устойчивое и надежное производство (18). В современной доменной печи износ подкладки особенно сконцентрирован в нижней части камеры, в очаге. Здесь скорость потока жидкого металла высока, что означает турбулентность и неравномерный уровень износа по всей подкладке. Огнеборцы на основе антрацита доказали свою ценность с высоким уровнем устойчивости к температуре, даже до нескольких циклов нагрева, превышающих 1000 градусов по Цельсию, термических ударных испытаний, испытаний химической устойчивости и окисления. В данном случае монолитный антрацит ценится за его объемную стабильность (19). Углеродного типа огнеупорных накладок доменных печей, как правило, на порядка 700 до 750 мм толщиной, с длиной около 2 метров (20).

Учитывая долгосрочное обслуживание конкретной подкладки, ни один материал не застрахован от отказа. В общем, чем больше циклов нагрева и охлаждения, тем быстрее огнеупорный провалится. Отмечается, однако, что более хрупкие огнеупорные потерпит неудачу раньше; угольная пыль/антрацитные огнеупоры известны своей относительной эластичностью (21). Примечательно, что внешний размер поры в любом углеродном огнеупорном; если размер поры слишком велик, небольшое количество расплавленного металла может собираться в них и охлаждаться, производя так называемые «висы». Эти явления могут повлиять на общую эффективность огнеупорных.

В плавильной подкладке приложений, антрацит / кальцинит и смолистый шаг может быть использован для формирования огнеупорной пасты, которая может эффективно заполнить пробелы между огнеупорных кирпичей, панелей или монолитов (22). Превосходная компрессионная прочность присуждается антрацитом, присутствующим в этих пастах, особенно в более высоких температурных диапазонах, часто сталкивающихся с такими пастами, особенно по сравнению с асфальтом предыдущего поколения или битумными смолами на основе углерода.

Greensand и литейные заводы: Использование угольной пыли в литье приложений

Угольная пыль
является общей добавкой в процессе литья зеленого песка, как углеродосовесная добавка, которая под горючими и окисляется. В современном отливке зеленого песка антрацит заменяет битумного угля, который сжигает при нагревании и выделяет опасные загрязняющие вещества, такие как бензол, ксилен и толуол. Крайне важно, чтобы битумный уголь заменял одинаково хорошо работающим углеродообразным материалом, но с менее вредным для окружающей среды профилем. Экспериментально антрацит (23) выбрасывает значительно меньше опасных загрязнителей, чем битумный уголь (24). Использование угольной пыли уменьшает сгоревшие дефекты, улучшает поверхностную отделку и уменьшает проникновение металла. Кроме того, он ингибирует смачивание, процесс, при котором расплавленный металл придерживается песка в плесени и оставляет дефекты на поверхности продукта. Использование угольной пыли также предотвращает такие явления, как «сжигание», когда оксид железа производится на поверхности из-за летучих органических соединений, высасываемых при сжигании угольной пыли (25).

человек заливки расплавленного металла в форму

Предотвращение смачивания в кастингах

Смачивание является проблемой, с которой сталкиваются в литье пространство многих литейных, как материалы, склонные к смачивания часто используются. Смачивание, как известно, создает поверхностные дефекты, но часто смягчается с помощью угольной пыли или антрацита в песчаной смеси.

Пиролиз углеродистого материала при высоких температурах откладывает тонкую пленку из твердого углерода на расплавленном металле - песчаном интерфейсе. Такой слой предотвращает проникновение металла в песок и проникновение песка в металл. Предотвращение проникновения означает отсутствие поверхностных дефектов, и поэтому не требуется после кастинговая обработка заусенцев. Угольная пыль, которая в основном антрацита, который имеет хорошую способность коксования является предпочтительным для этого приложения. Кроме того, он будет иметь не более 30% по весу летучих органических соединений, менее 0,8% серы и низкой золы (26).

Следует ожидать умеренного повышения давления, которое наблюдается из-за пиролиза, изгонящих газы, а также испарения воды или других жидкостей в песке. Такое повышение давления является умеренным и легко переносится песка и металла, однако, если водород высвобождается он может проникнуть в металл, поскольку он имеет достаточно небольшой атомный радиус (27).

Угольная пыль в непрерывном кастинге: Tundish Подкладка

Современные литейные заводы широко используют методы непрерывного литья для обеспечения высокого использования растений, что ведет к снизило себестоимость производства. Одним из инструментов, необходимых для достижения этой цели является tundish, который желоба или коробки, как структура, используемая для транспортировки расплавленного металла из одной части завода в другую.

Tundishes сделаны из стали и обладают несколькими слоями изоляции между их внешней кожи и где расплавленный металл будет обрабатываться. Магнезия углерода является одним из наиболее часто используемых изоляторов для его превосходной тепловой производительности - он сделан из магнезии и источником углерода, как антрацит или графит. Углерод модулирует и в значительной степени предотвращает расширение магнезии при самых высоких температурах, что делает его более подходящим для долгосрочного использования со многими циклами нагрева и охлаждения. Spalling снижается с увеличением содержания углерода (28), в то время как модуль молодого материала в целом увеличивается с большим содержанием углерода (29). В магнезии углеродных огнеупоров для tundish накладки, антрацит используется в до 15% по весу. Одним из недостатков является то, что деградация огнеупорных может быть ускорена за счет присутствия оксида железа, который окисляет углерод (30).

Другие виды использования

Кальцинированный антрацит был использован в сочетании с смолистым полем для производства высокоэффективной огнеупорной пасты, используемой в алюминиевых накладках плавильного завода. Продолжая тему огнеупорной пасты, было установлено, что богатые антрацитом смолы намного превосходят по силе сжатия при высоких температурах, чем обычно используемые смолы асфальтового типа (31). Угольная пыль нашла использование в огнеупорных цементов и бетона, с включением в состав совокупного компонента в бетонную смесь еще в 1910-х и 1920-х годов (32,33). Хотя добавление угольной пыли не способствует позоланской активности резуцивой бетонной плиты, включение увеличивает общую тепловую производительность. Такие повышения производительности особенно ценятся в тех случаях, когда бетон может подвергаться прерывистым или устойчивым высоким температурам, например на электростанциях, в качестве дополнительной линии обороны наряду со стальными арматурами в самом бетоне.

Консультирование по оксиду марганца

Угольная пыль (антрацит) является полезным материалом, который содержится в качестве добавок в огнеупорных применениях, особенно привлекательный из-за его относительно недорогой характер и повсеместность
Как добавка к огнеупорным кирпичам, она обеспечивает расширенные свойства в значительной степени за счет увеличения пористости
В печных накладках угольная пыль как огнеупорный материал обеспечивает долгосрочную прочность и высокую тепловую характеристику; в производстве стали он используется для линии высокой ударной области печи, обеспечивая длительный срок службы
В литье приложений, это общая добавка к зеленой формовки песка, обеспечивая более эффективный процесс, предотвращая дефекты, такие как ожог и ингибирование смачивания
В непрерывном литье, угольная пыль / антрацит является жизненно важным компонентом в некоторых слоистых материалов, используемых для tundish накладки, предлагая расширенные механические свойства в значительной степени в противном случае марганец основе огнеупорных
В других областях он используется в качестве огнеупорной пасты и в цементах/бетонах, обеспечивающих более высокие тепловые характеристики
Использование угольной пыли/порошкового антрацита в различных огнеупорных условиях является свидетельством его высокой производительности, несмотря на, казалось бы, нелогичный характер использования горючего материала в очень высоких температурных сценариях
Кальцинированный антрацит (не обсуждается здесь) имеет дополнительные огнеупорные свойства, существенно расширяя возможности для и без того вездесущего и надежного материала

Африканский Pegmatite является ведущим шахтером, мельником и поставщиком антрацита высочайшего качества для различных применений, в том числе в огнеупорных целях. Предоставляя специализированное обслуживание, широкий охват и многолетний опыт, африканский Pegmatite является партнером для фрезерного антрацита и полного набора других огнеупорных материалов.

Ссылки:

1 Е. М. М. Еваис, Дж.Серам. Soc. Япония, 2004, 112, 517

2 С. В. Чжан, Adv. Sci. Технологий. 2006, 45, 2246

3 Х. Б. Симпсон, Дж.Ам. Ceram. Soc. 1932, 15, 520

4 M. H. Rahman et al., Procedia Eng., 2015, 105, 121

5 К. Касойя и др., J. Phys. Хим. Ref. Данных 1985, 14, 947

6 M. D. Rahman et al., Влияние процента (массы ) угля на механическое и тепловое поведение изоляционных огненных кирпичей, изготовленныхна 9-м Международном форуме по стратегическим технологиям, Базар Кокса, Бангладеш, 2014

7 G. R Eusner и J. T. Shapland, Проницаемость домн-огнеупорной работы в шестнадцатом собрании Американского керамического общества, Питтсбург, 1958

8 Патент США 4307199, 1981, истек

9 М. Сутан и др., Ceram. Int., 2012, 38, 1033

10 P. Guite et al., Ceram. Int., 1984, 2, 59

11 В. В. Ткач и др., Стеклянный Ceram., 1999, 56, 158

12 Г. Батана и др., Int. Дж.Эмерг. Sci. Англ., 2014, 2, 7

13 К.. Бергманн и др., Преломление. Ind. Ceram., 2008, 49, 320

14 О. Сасси и др., MATEC Web Conf., 2018, 149, 1043

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

16 Г. Уайльд и Г. Ланге, Дж. 67

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

18 С.А. Подкопаев, Огнесные орнали Ind. Ceram., 2004, 45, 235

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

20 С.В. Олебов, Огнесные орнатональки, 1964, 5, 189

21 К. Андреев и др., Дж. Ceram. Soc., 2014, 34, 523

22 М. М. Ф. Гонсалвеш и др., Топливная энергия. Абстр., 1998, 1, 55

23 Г. Тиль и С. Р. Гизе, Am. Литейный Soc. Trans., 2005, 113, 471

24 J. Wang и F. S. Cannon, Исследование пиролиза углеродообразных добавок в лиственных горизонтах зеленого песка в Сиэтле: Международная конференция по углероду, 2007, Сиэтл

25 Ф. С. Кэннон и др., Энвирон. Sci. Технологий., 2007, 41, 2957

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

27 Р. М. Дуарте и др.,металлургия и металлургия, 2013, 40, 350

28 D. Белл, Тепловой удар магнезии-графитовых огнеупоров, в UNITECR '91 - Int. Технологий. Conf. Огнеупоров, Ахен, 1991

29 K. Ichikawa и др., Влияние добавления шага на кирпичи MgO-C, в UNITECR '95 - Int. Технологий. Conf. Огнеупоров, Киото, 1995

30 С. Чжан и У. Э. Ли, Int. Матер. Rev., 2000, 45, 41

31 Y. Li et al., Механические эксперименты по производительности доменного очага печи Ramming Material и Carbon Brick Refractory Mortar во 2-й Международной конференции по материальной инженерии и применению, Шанхай, 2015

32 Патент США US1854899, 1929, истек

33 Патент США US1275354, 1917, истек