在工业炉的高温战场上,MgO—C砖(镁碳砖)是守护炉壁的坚强盾牌。但是,即使是这样的勇士也有其弱点。MgO—C砖损毁的主要原因包括:
1. MgO骨料的熔出反应:想象一下,MgO颗粒就像是砖块中的坚强士兵,但在高温熔渣的侵蚀下,它们可能会被拉出阵列。
2. 氧化反应:碳基质在气相和液相中与氧气的反应,就像是士兵在战斗中失去了武器,变得脆弱。
3. 碳基质的脱碳反应:当MgO与碳反应时,碳基质就像是失去了盔甲,变得容易受损。
这些反应导致碳基质先行蚀损,留下MgO颗粒孤军奋战。在熔渣层和反应层之间,涂渣层(起屏障作用)的形成是MgO—C砖自我保护的一种方式。但是,高碳MgO—C砖由于MgO颗粒密度小,形成的涂渣层薄,容易受到侵蚀。相反,低碳MgO—C砖由于MgO颗粒密集,形成的涂渣层厚,能更好地保护砖体。
为了增强MgO—C砖的战斗力,科学家们提出了一些技术方案:
1. 使用薄片石墨:就像在士兵之间增加更多的联络官,增加石墨与MgO颗粒的接触面积,降低它们之间的接触频率,从而提高砖的抗热震性。
2. 石墨粒子微细化:将石墨粒子变得更小,就像是在士兵之间增加更多的侦查员,提高石墨的分散度,降低镁砂粒之间的接触频率,从而提高砖的抗热震性。
3. 应用纳米技术:
• 纳米级碳粒子:使用炭黑等微小碳粒子,就像是在士兵之间均匀分布的小哨兵,明显改善了砖的抗热震性。
• 高残碳量有机树脂:通过在结合剂碳化时获得的微小碳粒子,将镁砂颗粒完全包覆,就像是给士兵穿上了一层隐形的盔甲,抑制了砖的弹性模量升高,提高了强度和抗剥落性能。
4. 添加纳米尺度的碳纤维:碳纤维的加入就像是给士兵配备了更灵活的装备,通过拉拔效应改变裂纹的扩散方向,增加了砖的韧性。