огнеупорная кирпичная стена

Огнеупоры угольной пыли

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).

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).

огнеупорные кирпичи
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.

Огнеупорные футеровки 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).

огнеупорная хромная мука

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).

огнеупорная-угольная пыль

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.

Greensand и литейные заводы: использование угольной пыли в литейном производстве


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 (22) излучает значительно меньше опасных загрязнителей, чем битуминовый уголь (23). 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", где оксид железа производится на поверхности из-за летучих органических соединений, выделяемых при сжигании угольной пыли (24).

человек заливки расплавленного металла в форму

Другое использование

Calcined антрацит был использован в сочетании с смолистым шагом для производства высокоэффективных огнеупорных пасты, используемых в алюминиевых плавильных горшок накладки (25). Продолжая тему огнеупорной пасты, было установлено, что богатые антрацитом мелины намного превосходят по сжимающей силе при высоких температурах, чем обычно используемые асфальтового типа мели (26). Угольная пыль обнаружила использование в огнеупорных цементах и бетоне, с включением в состав агрегатного компонента в бетонную смесь уже в 1910-х и 1920-х годах (27,28). Хотя добавление угольной пыли не способствует позоланской активности резуцивой бетонной плиты, включение увеличивает общую тепловую производительность.

огнеупорная хромная мука

Резюме

  • Угольная пыль или антрацит является полезным материалом, который содержится в качестве добавок в огнеупорных приложений, особенно привлекательным из-за его относительно недорогой природы и повсеместности
  • 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 литья песка обеспечения более эффективного процесса
  • В других областях он используется в качестве огнеупорной пасты и в цементах/бетонах, обеспечивающих более высокие тепловые характеристики
coal_dust

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

23 J. Wang и F. S. Cannon, Изучение пиролиза углеродосолитовых добавок в зеленых песчаных литейных заводах в Сиэтле: Международная конференция по углероду, 2007, Сиэтл

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

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

26 Y. Li et al., Эксперименты по механической производительности доменной печи Hearth Ramming Material и Carbon Brick Refractory Mortar на 2-й Международной конференции по материальной инженерии и применению, Шанхай, 2015

27 Патент США US1854899, 1929, истек

28 Патент США US1275354, 1917, истек