KNOWLEDGE
Haixu Abrasives provides you with the latest market trends, knowledge and prices of abrasives.

ميزة الألومينا المجدولة الملبدة في الطوب الحراري على شكل

تتميز الألومينا المجدولة الملبدة بنشاط تلبيد عالي ، مما يمكن أن يعزز مزيج الركائز والجزيئات. من خلال اعتماد الألومينا المجدولة الملبدة في إنتاج طوب الألومينا عالي النقاء ثم مراقبة تأثير الإكسيد الالموني المتكلس المختلف على أداء طوب الألومينا ، وجد المهندسون أن جزيئات الألومينا المجدولة الملبدة صغيرة ومليئة بالمسام. في عملية التلبيد ، تساعد هذه الخاصية على نشر تلبيد الركائز ، والذي يمكن أن يحسن أيضًا قوة التلبيد ومقاومة نفاذية طوب الألومينا من خلال الجمع بين الركيزة والجسيمات بشكل أكثر إحكامًا.

 

طوب الألومينا عبارة عن منتجات حرارية مع اكسيد الالمونيوم كمرحلة بلورية رئيسية. لديهم استقرار كيميائي جيد ومقاومة قوية للخبث الحمضي والقلوي والمعادن والزجاج المصهور. تستخدم بشكل رئيسي في أفران الصهر لصناعة الحديد ، أفران الصهر الساخنة ، أفران التكرير خارج أفران صناعة الصلب ، أفران صهر الزجاج والأفران الصناعية البتروكيماوية. في الوقت الحاضر ، يتم إنتاج طوب الألومينا عالي النقاء في السوق بشكل أساسي من مواد خام الألومينا المنصهرة. يستهلك إنتاج الألومينا المنصهرة قدرًا كبيرًا من الطاقة مع خسارة كبيرة ليست صديقة للبيئة. من الصعب تلبيد استخدام المواد الخام المصنوعة من اكسيد الالمونيوم لإنتاج طوب الألومينا عالي النقاء وبقدرة مقاومة منخفضة للخبث. في السنوات الأخيرة ، كمواد حرارية عالية الجودة ، تم تحسين تكنولوجيا وإنتاج الألومينا المجدولة الملبدة بسرعة فائقة. دعونا نرى ميزة صنع طوب الألومينا باستخدام الألومينا المجدولة الملبدة.

 

1 اختبار

1.1 مادة

نحن نستخدم الألومينا المجدولة الملبدة كمواد للقيام بالإنتاج التجريبي. الألومينا المجدولة التي نستخدمها مع معدل مسامية المظهر 5.7٪ ، معدل امتصاص الماء 1.6٪ ، الكثافة الظاهرية 3.48 جم / سم 3. المادة المنافسة هي الألومينا المنصهرة بمعدل مسامية بنسبة 8.8٪ ، ومعدل امتصاص الماء بنسبة 2.4٪ ، والكثافة الظاهرية 3.61 جم / سم 3. الفهارس على النحو التالي:

 

غرض س٪
C1 C2 ج 3 ج 4 C5
جدول الألمينا 90 70 50 25 0
تنصهر الألومينا 0 20 40 65 90
مسحوق Activeα-Al2O3 10 10 10 10 10
بيندر (مضاف) 3 3 3 3 3

 

1.2 التصنيع التجريبي

باستخدام خلاط أسطواني سعة 15 كجم ، أضف حبيبات للخلط المسبق لمدة 3 دقائق ، ثم أضف 3٪ مادة رابطة واعجن لمدة دقيقة واحدة ، وأخيرًا أضف مسحوقًا ناعمًا واعجن لمدة 15 دقيقة ، وشكلها على مكبس هيدروليكي 100 طن بضغط تشكيل يبلغ 280 ميجا باسكال. العينات المقولبة عبارة عن لبنة أسطوانية مع طوب مكعبة 50 مم × 50 مم مع 150 مم × 25 مم × 25 مم وبوتقة بأبعاد خارجية 50 مم × 50 مم وحجم ثقب داخلي φ25 مم × 25 مم. تصنع عينات الطوب في فرن كهربائي ذو درجة حرارة عالية للغاية يتم تسخينه عند 1750 لمدة 3 ساعات بعد حفظ 110 ℃ لمدة 3 ساعات والتجفيف.

1.3 اختبار الأداء

اختبر تغيير خط التسخين الدائم ، وكثافة الحجم والمسامية الظاهرة ، وقوة الانضغاط وقوة الانحناء في درجة الحرارة العادية ، وقوة الانحناء عند درجة حرارة عالية (عند 1400 درجة مئوية لمدة 0.5 ساعة) للعينات حسب المعايير الوطنية. اختبار القدرة على مقاومة الخبث بطريقة بوتقة ثابتة ومراقبة البنية المجهرية للعينة بواسطة المجهر الإلكتروني المسح SEM.

2 النتيجة والاستنتاج

2.1 البنية المجهرية للمادة

توضح الصورة  1  أدناه البنية المجهرية لجزيئات المواد الخام. لقد وجد أن الألومينا المجدولة الملبدة تتكون من بلورات oi-Al2O3 بحجم جسيم يتراوح من 40 إلى 120 ميكرومتر ، وهناك كمية معينة من المسام الكروية المغلقة. هيكل الألومينا المنصهرة أكثر كثافة ، وهناك بعض المسام المفتوحة ذات الحجم الأكبر.

(أ) حبيبات الألومينا المجدولة الملبدة (ب) حبيبات الألومينا المجدولة المنصهرة

الصورة 1.

 

2.2 إعادة تسخين التغيير الخطي

الصورة 2 يوضح منحنى التغيير الخطي لإعادة التسخين للعينات المصنوعة من مواد خام مختلفة. تظهر النتائج التجريبية أن جميع العينات لديها اتجاه الانكماش إطلاق النار. ومع ذلك ، مع زيادة محتوى الألومينا المجدولة الملبدة ، زاد انكماش الحرق في هذه الأثناء. بمقارنة فهارس المواد الخام ، وجدنا أن جزيئات الألومينا المجدولة الملبدة تحتوي على مسام أكثر بكثير. إذا كانت الكثافة الحقيقية لـ α-Al2O3 هي 3.99 جم / سم 3 وكانت الكثافة الظاهرية 3.48 جم / سم 3 ، فإن الكمية الإجمالية للمسامية تبلغ حوالي 13٪. علاوة على ذلك ، مع الحجم البلوري الصغير جدًا للألومينا المجدولة الملبدة ، فإنها تجعل عملية التلبيد بالانتشار ونقل الكتلة سهلة في عملية التلبيد. وبالتالي الحصول على انكماش الحجم لأن بعض المسام يتم إزالتها من حدود البلورة مع حركة المواد. تبلغ الكثافة الظاهرية لجزيئات الألومينا المنصهرة 3.61 جم / سم 3 ، وتبلغ النسبة المئوية لجميع المسام حوالي 9٪. نظرًا لأن الألومينا المنصهرة يتم إنتاجها عن طريق الصهر والتكثيف في فرن القوس الكهربائي ذي درجة الحرارة العالية ، فإن المواد الخام لها حجم بلوري كبير وعدد قليل من القنوات الحدودية البلورية. لذلك ، يكون انكماش التلبيد أصغر من انكماش جزيئات الألومينا المجدولة الملبدة.

صورة 2 إعادة تسخين التغيير الخطي على عينات مختلفة.

2.3 المسامية الظاهرة والكثافة الظاهرية

في الصورة 3 يظهر بشكل عام أن العينات ذات المحتوى العالي من الألومينا الجدولي المتكلس لها مسامية ظاهرية أقل وكثافة حجم أعلى. وذلك لأن المسامية الظاهرية للألومينا المجدولة الملبدة صغيرة جدًا حوالي 5.7٪ ، بينما المسامية الظاهرة للألومينا المنصهرة هي 8.8٪. بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع الألومينا المنصهرة ، يسهل إزالة المسام الموجودة في الألومينا المجدولة الملبدة من البلورة ، مما يقلل المسامية ويؤدي إلى انكماش حجم أكبر ، ويزيد من الكثافة الظاهرية للعينة. لذلك ، تقل المسامية الظاهرة للعينة المحروقة مع زيادة نسبة الألومينا المجدولة الملبدة.

الصورة 3 المسامية الظاهرة والكثافة الحجمية لعينات مختلفة

توضح الصورة 4  أن مقاومة الانضغاط في درجة الحرارة العادية (CCS) لبنة مادة الألومينا المجدولة النقية الملبدة C1 أكبر بكثير من لبنة مادة الألومينا النقية المنصهرة C5. هناك سببان رئيسيان لذلك. أولاً ، من ناحية قوة المواد الخام ، يكون الحجم البلوري لمادة الألومينا المجدولة الملبدة صغيرًا ، وقوة الكسر (σ) للمادة والحجم البلوري (G) لهما العلاقة الوظيفية التالية:

σ = f (G-1/2)

لذلك ، فإن قوة مادة الألومينا المجدولة الملبدة عالية نسبيًا ، في حين أن مادة الألومينا المنصهرة هشة وسهلة التقشير (كما هو موضح في  الصورة 5 (أ) ) ، وهناك أيضًا كمية صغيرة من طور β-Al2O3 فيها مما يقلل من قوة المادة.

ثانيًا ، من ناحية حالة الترابط للمادة ، يكون الترابط بين جزيئات الألومينا المجدولة الملبدة والركيزة جيدًا ، تقريبًا متكلس في الكل. لا ترتبط جزيئات الألومينا المنصهرة جيدًا بالركيزة وتتشكل الشقوق على شكل حلقة بسهولة حول الجسيمات  (الصورة 5) (ب) ). نظرًا للسببين المذكورين أعلاه ، فإن القوة الميكانيكية لبنة مادة C1 الجدلية النقية الملبدة أفضل من تلك الموجودة في طوب C5 من مادة الألومينا النقية المنصهرة.

صورة 4 مقاومة الانضغاط بدرجة الحرارة العادية ومقاومة الانحناء لعينات مختلفة

شكل 5: البنية المجهرية للعينات المصنوعة من الألومينا المنصهرة

 

بعد إضافة 20 جم من خبث التغويز إلى البوتقة (انظر الجدول 2 لتكوين الخبث) ، قم بتسخين البوتقة إلى 1550 في الفرن الكهربائي للاختبار بمعدل تسخين 100 ℃ / ساعة واحتفظ بها لمدة 3 ساعات ، ثم قطع البوتقة على طول الاتجاه المحوري بعد التبريد إلى درجة حرارة الغرفة ، لاحظ تغيرات البنية المجهرية في المقطع الطولي.

يظهر التركيب الكيميائي للفرن الخبث على النحو التالي:

المواد الكيميائية SiO2 Al2O2 Fe2O3 TiO2 عالي MgO K2O Na2O
المحتوىω٪ 40.8 23.6 5.1 1.1 20.9 3.8 1.1 3.6

 

 

صورة 6 ملف تعريف بوتقة ثابتة لمكافحة الخبث

 

بعد اختبار التآكل لخبث فرن تغويز ملاط ​​الفحم والماء ، لاحظ البنية المجهرية بواسطة المجهر الإلكتروني. يكون الخبث الناتج عن تغويز ملاط ​​مياه الفحم على شكل عظم السمكة ، بشكل أساسي من طور الأنورثيت (كما هو موضح في  الصورة 7 (أ) ) ؛ تفاعل الخبث مع الألومينا في طوب الاختبار وحصل على طور الإسبينيل المركب من المغنيسيوم والألمنيوم والحديد. يوضح تحليل طيف الطاقة أن تكوين طور الإسبنيل المركب هو (x /٪): MgO 40.43٪ ، Al2O 347.61٪ ، Fe2O3 11.96٪. تشكل طور الإسبنيل المركب من المغنيسيوم والألمنيوم والحديد الذي يتكون من التفاعل حلقة حول جسيمات الألومينا (كما هو موضح في  الصورة 7 (ب)). يبلغ سمك الحلقة حول جزيئات الألومينا الملبدة 60 ~ 90 ميكرومتر ، وسماكة الحلقة حول جزيئات الألومينا المنصهرة هي 50 ~ 70 ميكرومتر ، ويمكن ملاحظة أن الخبث أسهل في التفاعل مع الجدول الملبد لأن المادة الملبدة يحتوي الألومينا على نشاط تلبيد كبير ، وبلورات أصغر ، ومسام مغلقة أكثر ، وحدود بلورية أكثر. يسهل اختراق الخبث على طول الحدود البلورية ويتفاعل كيميائيًا مع الألومينا المجدولة الملبدة.

(أ) الخبث (ب) C2 سطح العمل

صورة 7 البنية المجهرية لعينة من طوب الألومينا بعد اختبار مقاومة الخبث والتآكل

 

لا تختلف أعماق التعرية في C1 و C2 و C3 و C4 و C5 بشكل كبير ، وكلها حوالي 1 مم. يوضح الشكل 8 صور البنية المجهرية للطوب C1 و C5 بعد التآكل. يتفاعل الخبث أولاً مع مصفوفة الطوب ، مما يجعل تظهر جزيئات اكسيد الالمونيوم على شكل جزر ، ثم تتفاعل مع الجسيمات ، فتتآكل الجسيمات.

كل عمق تآكل C1 و C2 و C3 و C4 و C5 يبلغ حوالي 1 مم ، ولا يوجد فرق واضح. توضح الصورة 8  صور البنية المجهرية للطوب C1 والطوب C5 على التوالي بعد التآكل. يتفاعل الخبث أولاً مع ركيزة الطوب لجعل جزيئات الألومينا تصبح أشكالًا جزرية ثم تتفاعل مع الجسيمات لتتخلص من الجسيمات.

شكل 8 البنية المجهرية لعينة طوب الألومينا بعد اختبار مقاومة الخبث

 

توضح الصورة 9 طرق الاختراق لاختبار الطوب بتركيبات مختلفة متشابهة. يخترق الخبث الطوب على طول المسام ، ويوجد في الحبيبات والمسام مثل الطور الزجاجي والمراحل الأنورثيت.

شكل 9 البنية المجهرية لطبقة نفاذية C5 لعينة طوب الألومينا بعد اختبار مقاومة الخبث

 

لكن العينات المختلفة تظهر خصائص مختلفة ضد النفاذية: يوضح الجدول أدناه عمق الاختراق لـ SiO2 في عينات مختلفة. مع انخفاض محتوى الألومينا المجدولة الملبدة في الطوب ، يظهر عمق اختراق الخبث اتجاهًا متزايدًا.

المسافة من سطح العمل محتوى SiO2 (ω٪)
0.2 مم 4 مم 8 ملم 12 ملم 16 ملم
C1 5.64 5.78 3.73 1.1 0
C2 6.99 5.12 3.32 3.14 0
ج 3 7.08 4.42 4.73 3.57 0
ج 4 6.38 5.95 6.34 4.12 3.3
C5 6.47 6.7 5.21 5.46 2.74

 

هناك سببان لهذه النتيجة:

  1. العينة التي تحتوي على نسبة عالية من الألومينا المجدولة الملبدة لديها مسامية ظاهرة أقل ؛
  2. يتم ربط جزيئات المواد المجدولة الملبدة بشكل أفضل مع الركيزة ، مما يمنع تغلغل الخبث في الطوب.

 

3 – الخلاصة

نظرًا للحجم البلوري الصغير للألومينا المجدولة ، يوجد عدد كبير من المسام الموجودة في الجسيمات ، مما يساعد على جعل تلبيد النقل الجماعي. تتم إزالة بعض المسام من البلورة على طول الحدود البلورية مع حركة المواد ، مما يؤدي إلى انكماش الحجم. يؤدي ذلك إلى زيادة معدل الانكماش وانخفاض المسامية الظاهرة في التلبيد عن طريق زيادة محتوى الألومينا المجدول الملبد.

تتميز الألومينا المجدولة الملبدة النقية بهيكل دقيق الحبيبات يتمتع بقوة عالية ونشاط تلبيد عالي. تتمتع جزيئات الألومينا المجدولة الملبدة في الطوب برابطة جيدة مع الركائز ، وبالتالي يزداد أداء القوة الميكانيكية مع زيادة محتوى اكسيد الالمونيوم المتكلس.

نظرًا لأن الألومينا المجدولة لها ميزتان هامتان: المسامية الواضحة المنخفضة وقدرة الترابط الممتازة مع الركيزة ، فإنها توضح أن الألومينا المجدولة الملبدة يمكن أن تبطئ تغلغل الخبث في الطوب.