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铝粉粒度如何影响镁碳砖质量

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人气:-发表时间:2015-07-31 17:28【

金属铝粉是化学性质活泼、易燃、易爆、易氧化的颗粒状粉末,常温下裸露在空气中与空气中的氧气发生化学反应生成Al2O3,在每一个铝粉颗粒的表面形成致密的氧化膜。阻止了空气中氧气对铝的氧化,使氧化膜内单质铝得以保护。铝与氧气反应生成Al2O3,与水反应生成Al(OH)3,铝本身具有两性氢氧化物的性质。铝粉在受外部环境变化的影响时极易氧化,如:空气潮湿、遇水、遇雨,或受外力的作用,如磨擦和碰撞,都将破坏铝粉表面的氧化膜,使铝粉继续氧化,将原保护层内的单质铝氧化生成Al2O3和Al(OH)3。

在镁碳砖中铝粉作为抗氧化剂添加在砖中,是为了防止碳的氧化。而镁碳砖中碳的存在,主要是防止炉渣向砖内浸蚀,以提高镁碳砖的抗浸蚀性。但是碳具有易氧化的特性。当镁碳砖中的碳被氧化时,砖的抗浸蚀性随之发生下降的变化。碳的氧化将加快砖的损毁,使用寿命降低。

为了防止碳的氧化,加入易氧化的金属铝粉来保护砖中的碳。以提高镁碳砖的抗浸蚀性、抗渣性、抗剥落性,高温抗拆性。其反应机理如下:

一、当镁碳砖加热时,砖中的活性铝与碳发生反应,生成高熔点的碳化物,使碳从新凝聚,最终生成Al4C3和Al2O3,AL4C3包容在MgO的表面,阻止了炉渣的浸蚀,提高了砖的寿命。

二、镁碳砖在高温状态时,活性铝颗粒氧化生成Al2O3,这个过程是由金属转变成非金属的相变过程。氧化生成的Al2O3体积膨胀,密实了砖中的气孔,使砖的体密度增加,形成了陶瓷结合体,从而提高了砖的高温抗拆。

由于金属铝粉在镁碳砖中的抗氧化作用之大,因此选择合理的铝粉粒度分布是最重要的,以确保铝粉在生产混炼中活性铝损失到最小。在生产混炼中影响铝粉活性降低的主要因素是铝粉的粒度直径,其反应机理如下:

一、铝粉在镁碳砖中的活性越高抗氧化性越好,常态下铝粉的活性铝含量大小与颗粒的直径是有着直接关系的。粒径大的活性高,粒径小的活性低。原因是细铝粉的粒径小,比表面积大,氧化膜面积大,活性铝含量低。反之粒径大的铝粉比表面积小,表面氧化膜面积小,活性铝含量高。

二、当细铝粉与颗粒较大的镁砂经过30分钟的混炼时,受到外力的磨擦和碰撞,铝粉颗粒表面的氧化膜被破坏或被剪切变形,没有保护膜的铝粉颗粒与氧气反应生成Al2O3,在连续受外力冲击、磨擦、碰撞的混炼中,大部分细铝粉将全部氧化生成Al2O3,大大降低了铝粉的活性。混炼是砖还没成形前的一道工序,如果在混炼后铝粉的活性被损坏降低,成形后的砖内所含的活性铝含量将大大的被降低,Al2O3含量增加,使砖的抗浸蚀性大幅度的下降,对砖的质量造成了很大的影响。而颗粒大的铝粉,由于其单位体积大、质量大,抗磨擦和碰撞力强,表面的氧化膜被破坏的少,活性铝基本保持变,充分发挥了铝粉的抗氧化作用。

三、细铝粉在混炼中与酚醛树脂充分的接触,当铝粉与树脂均匀分布时,由于酚醛树脂的含水量在2~4%之间,使比表面积大的细铝粉与水反应生成Al(OH)3,又进一步降低了铝粉的活性。

生产实验证明,镁碳砖中加入的铝粉粒度在-430目(-33微米)以下的细铝粉,经30分钟的混炼基本上已全部氧化成Al2O3,或与树脂中的水反应生成Al(HO)3。因此铝粉粒度在-430目(-33微米)以下的,含有量不能大于10%为好。有的生产厂家在镁碳砖中铝粉的加入量为1.8%,有的加入量2.5%,后者加入量大于前者,但抗氧化的效果不如前者,其主要原因就是铝粉粒度太小,所含-430目(-33微米)的细铝粉太多,在生产混炼时被氧化所致,同时增加了原料。

现在国内外很多镁碳砖厂家使用铝粉的粒度分布为:

+180目(89微米)≤15%

-180目(89微米)~+325目(44微米)大于50%

-430目(-33微米)小于10%

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