熱分解炭化技術とは、高温を利用して嫌気的条件下で有機成分を熱分解し、最終的に固体の炭素化合物を形成する処理方法です。 熱分解と炭化の過程で、大量の窒素酸化物、硫黄酸化物、炭素酸化物、塩化水素、フッ化水素などの強酸性ガスが生成されます。 高温の水蒸気の作用に加えて、生成された煙道ガスは、炭化炉のライニングを深刻に侵食します。 炭化炉のライニングキャスタブルは、高温での耐酸性、適切な強度、低い熱伝導率、および優れた耐熱衝撃性を備えている必要があります。 強度、耐食性、熱伝導率などのライニング キャスタブルの包括的な特性を考慮するために、ムライトと褐色コランダムが研究の主な原材料として使用され、いくつかの炭化ケイ素とアルミナの中空球が研究で導入されています。同時に、熱伝導率が低く、耐酸腐食性に優れた一種の炭化炉ライニング材料を準備します。 キャスタブルの強度と耐酸性をさらに向上させるため、炭化炉内張りの使用条件と性能要求に応じて、本作ではアルミナ中空球の添加量(w)を1~0 .2mm は 15% で、0.074mm 以下です。 8%の炭化ケイ素粉末(w)の添加に基づいて,炭化炉用耐酸性キャスタブルの特性に及ぼすケイ素粉末とカーボンブラックの影響を研究した。
テスト
1.1 原材料
試験に使用した主な原料は、溶融ムライト、密度2.71g·cm-3、粒径8~5、5~3、3~1、1以下、以下です。 {{10}}.074mm; 茶色のコランダムの密度 3.90g·cm- 3、粒子サイズ 1 以下、0.08mm 以下。 炭化ケイ素、粒子サイズ 0.074mm 以下。 アルミナ中空球、粒径1~0.2mm; シリカマイクロパウダー、純アルミン酸カルシウムセメント、シリカフューム（0.074mm以下）、カーボンブラックパウダー。 混和剤には、ポリリン系減水剤、有機繊維防爆剤などがあります。
1.2 テストプロセスと性能テスト
各種原料を均一な割合で混合し、水を加えて攪拌し、振動させて40mm×40mm×160mm、φ180mm×30mmのサンプルを成形します。 室温で 24 時間硬化させた後、型を外します。 1100 度で 3 時間、1350 度で 3 時間の熱保存後、かさ密度 (YB/T5200—1993)、圧縮強度 (GB/T5072—2008)、曲げ強度 (GB/T3001—2007)、およびテストサンプルをテストしました。 レート (GB/T5988-2007)。 HG/T3210-2002 に従って、質量濃度 50% の硝酸溶液を使用してサンプルの耐酸性をテストしました。
結果と考察
2.1 炭化炉用耐酸性キャスタブルの性状に及ぼすケイ素粉末添加量の影響
サンプルが異なる温度で処理された後、シリコン粉末の添加量が増加すると、かさ密度の変化傾向は一貫していませんでした。 110度で処理されたサンプルのかさ密度は、基本的に、添加されたシリコン粉末の量の増加とともに減少しました。 1100度で処理されたサンプルのかさ密度は、添加されたシリコン粉末の量の増加とともにわずかに減少しました。 サンプルの嵩密度は、1100 度で処理した後の密度よりも大幅に高くなっています。
テスト計画では、炭化ケイ素粉末の代わりに同量のケイ素粉末が使用されました。 炭化ケイ素の密度は、シリコンの密度よりも大きいです。 同じ粒子サイズの下では、2 つの原材料の密度の違いが、110 度でのサンプルのかさ密度の違いを引き起こしました。 シリコン粉末の添加量の増加に伴い、サンプルのかさ密度は減少しました。 1100度処理の条件下では、シリカフュームが部分的に酸化されてシリカを形成し、セメント、シリカフュームおよび他の成分と反応して生成するため、シリカフュームの添加量の増加とともにサンプルのかさ密度がわずかに減少します。低融点液相。 、テスト条件下での炭素埋没還元雰囲気は、酸化プロセスを防ぎました。 110 度処理に比べてかさ密度が減少したのは、主に結合水の揮発によるものでした。 1350 度での熱処理後、1100 度と比較したサンプルのかさ密度の増加は、主に反応焼結によるものです。 シリコンは 1350 ℃ では溶けません。一方、それ自身の酸化によって炭化ケイ素の酸化が防止され、カーボン ブラックと反応して炭化ケイ素が形成される場合があります。 一方、温度上昇は共晶の反応形成プロセスを引き起こします。 実行が簡単で、サンプルの高密度化を促進できます。
オンライン変化率に関しては、図 2 から、1100 度の条件下で、シリコン粉末の量が異なるサンプルの線形変化率に大きな違いはなく、すべてが縮小傾向を示していることがわかります。シリコン粉末の反応度が比較的小さく、1350度の条件ではシリコンの融点に近くなります。 このプロセスでは、シリコン粉末は明らかな反応と焼結を受け、サンプルのかさ密度が増加し、見かけの気孔率が徐々に減少し、線収縮率が増加します。この効果はカイナイト モリブデンの効果を上回ります。 石油化学反応からの展開。
室温で 110 度で処理されたサンプルの強度は、ほとんど差がありません。 この温度での強度は、主に、アルミン酸カルシウム セメントの鉱物相水和物が系相に結合することによるものです。 セメント含有量は同じなので、強度差は大きくありません。 1100 度での熱処理後、サンプルの曲げ強度と圧縮強度は、シリコン粉末の添加量の増加とともにゆっくりと増加する傾向を示しました。これは、シリコン粉末がこの温度での強度の向上に役割を果たしたことを示しています。 1350度での熱処理後、サンプルの強度は、添加するシリコン粉末の量の増加とともに明らかに変化しました。 特にシリコン粉末の添加量が２．５％（ｗ）を超えると、試料の曲げ強度は上昇するが、圧縮強度は１１００℃熱処理後と比較して低下する。 分析によると、1350 度の温度条件下で、特定の含有量の液相成分がサンプル内に形成され、その結果、室温でのキャスタブルの靭性が低下し、特に内部の凹凸が脆くなります。キャスタブルの構造上、強度は様々な欠陥の影響を受けます。 、亀裂、およびその他の要因が非常に敏感になり、曲げ強度と圧縮強度の傾向に一貫性がなくなります。 シリコン粉末の曲げ強度や圧縮強度への影響を考慮すると、シリコン粉末の添加量は2.5%(w)程度が適当です。
結論は
(1) シリコン粉末は、110 度での耐酸性キャスタブル サンプルの強度にほとんど影響を与えません。 1100 度で、シリコン粉末は酸化反応を開始し、1350 度で、シリコン粉末は明らかな反応と焼結を経て、サンプルのかさ密度が増加します。 、線形収縮率が増加し、この効果はカイヤナイトムライト化反応によって生じる膨張効果を上回ります。 試験条件下で、添加されるシリコン粉末の適切な量は、約 2.5 パーセント (w) です。
(2) 110℃、1100℃では、耐酸キャスタブルへの添加水量の増加により、カーボンブラックの強度が低下します。 1350度で、カーボンブラックとシリコンパウダーの反応により強度が向上します。 効果。 カーボンブラックの添加は、キャスタブルの耐酸性の改善に有益ですが、過剰なカーボンブラックの添加はキャスタブルの気孔率を増加させます。 試験結果によれば、カーボンブラックの添加量が１．５％（ｗ）の場合、耐酸性キャスタブルは適度な強度と耐酸性を有する。
