красный горячий огнеупорный цементный кирпич

Соединения хрома:
Применение в огнеупорных цементах, огнеупорных материалах

Без огнеупорные материалы, многие современные промышленные процессы не были бы возможны из-за отсутствия высококачественного железа, стали и алюминия, доступных для того, чтобы оборудование требовалось. Огнеупорный материал является важной частью печи или печи кладки, где он действует как основной термальный барьер между ядром и его жилищем, и как материал, который может объединить другие огнеупорные вещества, такие как кремнезем или глинозем. Огнеупорные материалы рассматриваются здесь включают огнеупорные цементы и кирпичи.

Введение в огнеупорные цементы

Огнеупорные цементы, или огнеупорные бетоны, являются типами бетона с высокой тепловой устойчивостью. В то время как традиционный бетон на основе цемента Портленда может быть поврежден или уничтожен высокой температурой (1), огнеупорные цементы сопротивляются такому повреждению. Портленд цемента в основном состоит из кальция силикатов, по сравнению с огнеупорным цементом, который использует монокальций глинозем (CaAl2O4) - из высокой температуры сочетание глинозема (Al2O3) и карбонат кальция (CaCO3) - среди других добавочных соединений. Производство в противном случае аналогично обычному бетону (2). Для огнеупорных цементов высококачественный источник оксида алюминия необходим для оптимальной высокотемпературной производительности. Более низкие сорт алюминиевые цементы могут использовать более легко доступные источники алюминия, такие как бокситы - хотя их тепловые свойства производительности ниже. Многое, как обычный цемент, огнеупорный цемент может быть уволен в кирпичной форме, но чаще формовался в определенной форме.

огнеупорные кирпичи

Кто они такие?

Огнеупорные бетоны состоят из грубого или мелко молотого агрегатного материала, такого как песок или алюминий или оксид магния, наряду с часто пористой фазой связующего вещества в качестве цемента; монокальций глинозема в высокопроизводительных средах. Монокальций глинозем, как уже упоминалось, образуется из сжигания карбоната кальция (известь) и глинозема, либо путем слияния, клинкера или спекания процессов (3). Затем он может быть использован в аналогичной манере Портленд цемента.

Развитие цемента алюминиевого типа, полученного из требования стабильности - общих силикатных цементов на основе кальция было установлено, что не хватает сульфатной резистентности и не имеют высоких уровней производительности при высокой температуре (4) в 1920-х годах. К 1960-м годам стали доступны высококачественные огнеупорные работы на основе цементов алюминия и агрегатов алюминия, которые в значительной степени с точки зрения тепловой устойчивости, противославорательной устойчивости и химической эрозии (5,6). К 70-м году стали доступны более низкие цементы, содержащие огнеупорные вещества, со значительно сниженным содержанием цемента, составленным с различными оксидами металла, дефлоккулянтами и другими добавками (7,8). Современные огнеупорные составы состоят из разного количества цемента, основанного на желаемом применении, с различными добавками.

расплавленный металл наливают, требует огнеупорных материалов, чтобы сделать это

Как они сделаны?

В промышленных условиях, в широком смысле, огнеупорные работы производятся либо сухим нажатием, литьем или формированием. Последний имеет подклассы, в том числе путем стрельбы (один из методов изготовления огнеупорных кирпичей) и химической связи. Окончательный метод изготовления в монолит, который является твердым без готовой формы - его форма и форма даны ему при первом применении.

Огнеупорный используется в печи, как правило, либо из кирпича (выстрелил) типа или литого огнеупорного цемента (сродни литые бетона). Монолиты также используются и ценятся за отсутствие соединений и длительный срок службы. Тип обгоренного кирпича аналогис традиционных методов формирования огненной глины - еще одного огнеупорного материала, хотя и для более низких температурных приложений, таких как дровяные печи, - где материал сжимается в печи, пока он частично не витрифицирован. При использовании огнеупорного цемента для формирования огнеупорной структуры, это может быть выгодно использовать смесь с низким содержанием цемента, который улучшает свойства потока материала до лечения / стрельбы(2).

кирпичи, изготовленные из огнеупорного цемента
огнеупорная цементная кирпичная стена

Хром в огнеупорных средах

Многое, как добавки в производстве регулярного бетона, производительность огнеупорного цемента может быть модулирована добавлением добавок. Одним из основных классов огнеупорных цементных добавок является то, что хромированных соединений; хромированная мука, хромированный песок (хромит) и непосредственно оксид хрома (iii) (хромия, Cr2O3). Утверждается, что 18 из всех хромита используется для огнеупорных целей (9). Огнеупорные материалы на основе chrome широко используются в печных средах для производства железа, стали и алюминия.

Железный хромит и хром "мука"

Хромит железа является естественной руды хрома. Он имеет температуру плавления 2040 градусов по Цельсию и является "почти химически инертным" (10). Хромит нашел применение в качестве огнеупорного материала в своем собственном праве, в отличие от компонента в огнеупорном цементе, с его высоким содержанием хромии, обеспечивающим очень стабильный материал, устойчивый к смачиванию (11), несмотря на ранее упомянутый отказ под высоким весовой нагрузки.

Использование хромированных соединений в огнеупорных средах насчитывает более ста лет. Огнесцы как раз хромита были использованы в окружающей среде делат утюга и стали однако под высокой нагрузкой веса клонило механически свернуть и потерпеть неудачу(12). Западно-европейские литейные заводы используют силикатные магнезийские кирпичи, которые показали хорошие результаты, но были значительно улучшены за счет добавления хромита, особенно в областях, где устойчивость к шоку и брызгам (13). К 1960-м годам литейные заводы вводили кислород непосредственно в свои печи, что привело к повышению эксплуатационных температур, а кирпичи силикатного типа стали заменяться магнезовыми хромитными кирпичами для повышения производительности при повышенных температурах (14) . При работе в условиях окисления, необходимо рассмотреть возможность окисления всех присутствующих соединений. Известная проблема с хромом в качестве огнеупорных является то, что при определенных условиях высокоокисления, хром (iii) может окисляться хрома (vi), который является известным канцерогеном. Было установлено, что включение большого количества оксида алюминия в огнеупорный компонент облегчает такое окисление (15).

огнеупорная хромная мука

Хромовая мука является невероятно мелко молотым порошком железного хромита и широко используется в производстве огнеупорных кирпичей из магнезии, для строительства печей и печей (16,17).

В огнеупорной форме кирпича хромит наряду с глиноземом и оксидом магния, как было показано, является стабильным и сильным до 1900 градусов по Цельсию (18). Важно отметить, что это значение ниже, чем опубликованные точки плавления хромита, но в кирпичной форме наряду с другими материалами, это гораздо проще в использовании, обработке и содержать. Огнеупорный кирпич, состоящий исключительно хромит не работает лучше, чем любой из хромита-глинозема смешанного состава кирпича, это не является недостатком, однако, как и другие материалы приходят по более низкой цене, чем хром муки. Примечательно, что литый магнезит-хром плотнее, чем в кирпичной форме, так как менее порист (19,20).

Оксид хрома (Iii)

Оксид хрома (iii), хромия, Cr2O3, также огнеупорный материал в своем собственном праве, и был предложен как полезный в производстве огнеупорных кирпичей (21). Исследования показали, что добавление оксида алюминия (в нерафинированной форме бокситов) в хромию улучшает его механическую прочность (22). Основное использование Chromia в промышленном виде в качестве пьема; источники этого оксида для огнеупорных приложений, как правило, приходят из хромитовой формы (как указано выше)(23), хотя источники непосредственно из руды содержат железо, это не рассматривается как проблема. В условиях печи любое остаточное железо окисляется до инертного оксида железа.

литейные литья стальной продукции

Использование хромовых огнеупоров в газификаторах

Помимо облицовки печей для производства железа и стали, хромированные огнеупорные устройства имеют значительное и важное применение в подкладке газовиков. Процесс газификации преобразует углеродососудистые материалы (такие как уголь, кокс и биомасса) в синтез газа, и наиболее распространенным типом газификатора является газификатор типа потока. Неотъемлемой проблемой процесса газификации является производство золы, которая в условиях высокой температуры собираетна на стенках реактора в виде шлака, который может стекать по стене огнеупорной и потенциально проникать в ее пористую структуру, вызывая нежелательные реакции происходят. Хром основе огнеупорных веществ ценятся в этой обстановке за их надежность и низкую растворимость хромии в шлаке. В целом, однако, хромия хорошо показала себя в лабораторных испытаниях с небольшими и трудноподдающимися количественные структурными изменениями, но было отмечено, что больший размер частиц в огнеупорной и более плотной упаковке наиболее полезны (24). Синтез газа используется в процессе Фишера-Тропша для синтеза углеводородов. Хром-алюминий является ведущим выбором для огнеупорных материалов для газификаторов (25). В связи с возросшей стоимостью хромированных компонентов в огнеупорном производстве некоторые исследования показали многоуровневый подход к подкладке реактора (26) или расположение секционного типа; слой оксида хрома большого веса в самом горячем разделе и более низкий уровень оксида хрома (до 15 весов, при этом баланс омнитом является) в более холодных зонах (27). Отмечается, что алюмина-хромия огнеупоров превосходит глинозем и магнезий-хром огнеупорных веществ в присутствии кислых шлаков (28).

человек заливки расплавленного металла в форму
архи-коридор из огнеупорных кирпичей

Резюме

  • Огнеупорные материалы имеют решающее значение для предоставления глобально значимых материалов, таких как железо, сталь и алюминий.
  • Алюминии стали присутствовать в огнеупорных бетона / цемента предлагая значительно улучшенный характер тепловой производительности.
  • Хром соединения отмечены в качестве ценного компонента огнеупорных веществ, часто наряду с глиноземом и магнезитами, из-за их высокой тепловой стабильности.
  • Огнеортельные опоры на основе Chrome нашли особое важное применение в процессах газификации, обеспечивая надежный и устойчивый процесс.
Хром песка
Хромитная мука в горшке

Ссылки

1 Вопрос Ма, и др., Конст. Построить. Матер. 2015, 93, 371

2 В. Э. Ли и др., Int. Коврик. Rev., 2001, 46, 145

3 J. E. Kopanda и G. Maczura, Химические вещества глинозема - Справочник по науке и технике, Американское керамическомобществе, Вестервилл, США, 1990

4 А. В. Брибах, Транс. Soc., 1972, 71, 153

5 Д. Р. Ланкард, Adv. Ceram. 1984, 13, 46

6 Г. Макзура и др., в Proc. UNITECR '95, Техническая ассоциация огнеупорных ям Японии, Киото, 1997

7 P Криц и др., Ам. Ceram. Soc. Бык. 1990, 69, 1690

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

9 Д. Барнхарт, Reg. Токсикол. и Фармакол., 1997, 26, 3

10 J. O. Nriagu и E. Nieboer (eds.), Хром в естественной и человеческой среде, Wiley-Interscience, Нью-йорк, 1988

11 Н. МакЭван и др., Хромит-Экономическиэффективный рефракционный сырье для огнеупорных веществ в различных металлургических приложений в южной части Африки Pyrometallurgy 2011, eds. Р. Т. Джонс и. ден Хоед, Иоганнесбург, 2011

12 J. Белый, Магнезия основе огнеупорных веществ, в высокой температуре оксидов Часть I Магнезия, известь и хром огнеупорные, А. М. Альпер (присев), Академическая пресса, Нью-йорк, 1970

13 W. D. Kingery, H, K. Bowen and D. R. Uhlman, Введение в керамику, 2-й ed., Wiley, Нью-йорк, 1960

14 А. Муан и Э. Ф. Осборн, Фаза Равновесие среди оксидов в сталелитейном,Эддисон Уэсли, Рединг, США, 1965

15 А. Муан и С. Сомия, Дж.Ам. Ceram. Soc., 1959, 42, 603

16 Патент США US3360387A, 1967, истек

17 Патент США US4366256A, 1982, истек

18 E Ру и J. S. Макдауэлл, J. Am. Ceram. Soc., 1962, 45, 189

19 W. E. Lee и W. M. Rainforth, Керамические микроструктуры - Контроль собственности путем обработки, Чепмен и холл, Лондон, 1994

20 J. H. Chesters, огнеупорные материалы: Производство и свойства, Институт материалов, Лондон, 1973

21 К. Матусмото, Хим. Abst., 1963, 59, 3626

22 Т. Р. Лайман и У. Джей Риз, Транс. Ceram. Soc. 1937, 36, 110

23 Г. Г. Эмблема и Т. Дж. Дэвис, преподобный Инорг. Chem., 1993, 13, 103

24 H. B. Ким и M. S. Oh, Керамика Int., 2008, 34, 2107

25 J. P. Беннетт, Огнесные опоры приложений и новостей, 2004, 9, 20

26 W. A. Taber, Refractories Applications and News, 2003, 8, 18

27 З. Го, Ам. Ceram. Soc. Бык., 2004, 83, 9101

28 Дж.А. Бонар и др., Ам. Ceram. Soc. Бык., 1980, 59, 4