Badania nad zastosowaniem materiałów nano-węglowych, takich jak grafen, w materiałach ogniotrwałych - grafitowa maszyna pakująca PUDA

2 Wpływ materiałów nano-węglowych na wielowęglowe materiały ogniotrwałe

Źródłem węgla cytowanym w tradycyjnych materiałach ogniotrwałych zawierających węgiel jest głównie grafit. W zależności od ilości grafitu dzieli się na wielowęglowe materiały ogniotrwałe i niskowęglowe materiały ogniotrwałe. Powszechnie uważa się, że materiały ogniotrwałe zawierające węgiel o zawartości grafitu nie większej niż 8% stają się materiałami ogniotrwałymi o niskiej zawartości węgla, a materiały ogniotrwałe zawierające węgiel o zawartości grafitu powyżej 8% stają się materiałami ogniotrwałymi wielowęglowymi.

Badania wykazały, że wprowadzenie grafitu może zwiększyć odporność na szok termiczny i odporność na korozję wyrobów ogniotrwałych. Jeśli jednak zawartość grafitu jest zbyt wysoka, odporność na utlenianie produktów ogniotrwałych pogorszy się. Grafit będzie oddziaływał z powietrzem podczas użytkowania w wysokiej temperaturze. Tlen reaguje, tworząc gazy CO i CO2, które powodują wzrost porowatości produktów ogniotrwałych, zmniejszają odporność na korozję materiałów ogniotrwałych, a tym samym zmniejszają żywotność materiałów ogniotrwałych; nadmierny węgiel w procesie produkcji stali, zwiększy zawartość węgla w roztopionej stali, co jest czynnikiem wpływającym, który nie sprzyja produkcji stali niskowęglowej i czystej; procesowi utraty węgla towarzyszy duża ilość strat ciepła, co nie sprzyja oszczędności energii i redukcji emisji w procesie produkcji stali, a zwiększa koszty produkcji stali. . Jednakże, jeśli sama zawartość grafitu zostanie zredukowana, odporność na szok termiczny i odporność na korozję produktów ogniotrwałych będzie znacznie zmniejszona. Nie sprzyja zachowaniu właściwości ogniotrwałych.

Nanorurki węglowe i grafen w nanomateriałach węglowych odkryto po raz pierwszy odpowiednio w 1991 i 2004 roku. Ze względu na swoje wyjątkowe właściwości przyciągnęły uwagę wielu uczonych. Jednocześnie mają poprawić właściwości mechaniczne niskowęglowych materiałów ogniotrwałych. Źródło węgla. Wielu uczonych badało wpływ materiałów nanowęglowych na właściwości materiałów ogniotrwałych w kontekście wielowęglowych i otrzymało wiele wyników. Na przykład Zhu et al. zastosowali nanorurki węglowe do częściowego lub całkowitego zastąpienia grafitu płatkowego i wykorzystali ten sam proces przygotowania do przygotowania materiałów ogniotrwałych magnezowo-węglowych. , I zbadali różnice w mikrostrukturze, właściwościach mechanicznych i odporności na szok termiczny materiałów ogniotrwałych magnezjowo-węglowych z nanorurkami węglowymi jako źródłem węgla i grafitem płatkowym jako źródłem węgla. Eksperymenty pokazują, że gdy nanorurki węglowe są używane jako źródło węgla i spiekane w 1000 ° C i 1400 ° C, wykazują one lepsze właściwości mechaniczne niż grafitowe źródła węgla. Wynik ten pokazuje, że nanorurki węglowe są wykorzystywane jako źródło węgla dodawanego do ogniotrwałych produktów magnezjowo-węglowych. Ogniotrwałe wyroby magnezjowo-węglowe można wzmocnić i zahartować. Dla porównania odporności na szok termiczny materiałów ogniotrwałych magnezjowo-węglowych wykazuje również lepszą wydajność niż grafit płatkowy. Odporność na szok termiczny materiałów ogniotrwałych magnezjowo-węglowych zawierających 5% nanorurek węglowych jest równoważna odporności materiałów ogniotrwałych magnezowo-węglowych z 10% grafitem płatkowym.

QinghuWang i in. gotowe materiały ogniotrwałe Al2O3-C zawierające nanoszary tlenku grafenu (GON) z dodatkiem glinu, krzemu i SiO2 jako dodatków. Wyniki pokazały, że w porównaniu z materiałami ogniotrwałymi Al2O3-C bez GON, materiałami ogniotrwałymi Al2O3-C domieszkowanymi GONami Materiał' normalny moduł temperaturowy pęknięcia (CMOR), moduł sprężystości przy zginaniu (E), krzywe siły i przemieszczenia oraz inne właściwości mechaniczne zostały ulepszone. To ulepszenie przypisuje się wzmacniającemu działaniu GON przy 800 ℃ oraz synergistycznemu działaniu wzmacniającemu z płatkami grafitu i tworzeniem się wiskerów in situ przy 1000 ~ 1400 ℃. Tabela 1 przedstawia szczegółowe dane eksperymentu.

Tabela 1 Moduł wytrzymałości na pękanie w temperaturze pokojowej i moduł sprężystości przy zginaniu różnych ilości próbek nanoszereg tlenku grafenu wypalonych w różnych temperaturach

Tianbin Zhu i in. badali wpływ nanoszeregów tlenku grafitu (GONS), nanorurek węglowych (CNT) i sadzy (CB) na ewolucję mikrostruktury, właściwości mechaniczne i właściwości termomechaniczne materiałów ogniotrwałych magnezjowo-węglowych. Porównuje się go z tradycyjnymi materiałami ogniotrwałymi magnezjowo-węglowymi zawierającymi 10% grafitu płatkowego, przygotowanymi w takich samych warunkach. Ze względu na istnienie nano-węgla i powstawanie in-situ fazy ceramicznej w MA. Składnik zawierający nanorurki węglowe ma wyższy moduł pękania na zimno po koksowaniu w 1000 ° C i 1400 ° C, a dodatek nanowęgla poprawia odporność materiału na szok termiczny.

AtulVMaldhure i in. wykorzystali azotan niklu jako katalizator i żywicę fenolową jako spoiwo do badania wpływu syntezy in-situ nanorurek węglowych na właściwości materiałów ogniotrwałych magnezowo-aluminiowo-węglowych. Eksperymenty pokazują, że 3% azotan niklu może katalizować modyfikację i strukturalną przebudowę żywicy fenolowej w procesie obróbki cieplnej w celu utworzenia nanorurek węglowych, a synteza in-situ nanorurek węglowych poprawia właściwości mechaniczne wyrobów ogniotrwałych magnezowo-aluminiowo-węglowych. Wytrzymałość na ściskanie w temperaturze pokojowej przy 800 ℃, 1000 ℃, 1200 ℃ i 1400 ℃ jest zwiększona odpowiednio o 10,15%, 30,75%, 41,09%, 25,62%. Jednocześnie gęstość objętościowa produktu wzrasta, a porowatość maleje, co powoduje dalszą poprawę odporności na utlenianie wyrobów ogniotrwałych magnezowo-glinowo-węglowych.

Guo Wei i in. wykorzystali ferrocen jako katalizator i żywicę fenolową jako spoiwo, aby zbadać wpływ dodatku ferrocenu na właściwości ogniotrwałych materiałów aluminiowo-węglowych. Eksperyment wykazał, że dodatek ferrocenu powinien mieścić się w przedziale 0-2%, szczególnie po obróbce cieplnej w 1000 ° C korzystne jest polepszenie właściwości mechanicznych produktu, a ponieważ dodatek ferrocenu katalizuje żywicę fenolową w procesie obróbki cieplnej wnętrze produktu tworzy nanomateriały węglowe in situ, a nanomateriały węglowe powstające in situ reagują z dodatkiem Si tworząc wiskery β-SiC, co dodatkowo poprawia wytrzymałość ogniotrwałego materiału aluminiowo-węglowego. Jednak dodanie katalizatora nie może zmienić odporności na utlenianie materiałów ogniotrwałych aluminiowo-węglowych.

W kontekście technologii wielowęglowych właściwości mechaniczne materiałów ogniotrwałych można poprawić niezależnie od tego, czy nanomateriały węglowe są dodawane bezpośrednio, czy też nanomateriały węglowe są syntetyzowane in situ. Po obróbce cieplnej materiały grafitowe i nanowęglowe łącznie poprawiają właściwości mechaniczne materiałów ogniotrwałych. Gdy do produktów ogniotrwałych dodaje się określony przeciwutleniacz, istnieje większe prawdopodobieństwo, że materiały nanowęglowe będą oddziaływać z ceramicznymi włoskami o pewnych właściwościach przeciwutleniających i dodatkowo poprawią właściwości ogniotrwałe. wytrzymałość. Ze względu na występowanie pewnych defektów w materiałach nanowęglowych, utlenianie i zmiany strukturalne są podatne na występowanie, w wyniku czego materiały nanowęglowe nie mogą całkowicie zastąpić grafitu jako źródła węgla na tle wielowęglowym, a efekt częściowego zastąpienia grafit jako źródło węgla jest stosunkowo dobry.

Jednak na tle wielowęglowych, gdy nanomateriały węglowe są dodawane bezpośrednio, badania nad mechanizmem zmiany struktury nanomateriałów węglowych wraz ze wzrostem temperatury są nadal niejasne, zwłaszcza w temperaturach powyżej 1400 ℃. za bardzo zaangażowane. W różnych atmosferach, takich jak wpływ atmosfery utleniającej i redukującej na materiały nanowęglowe, powyższe badania nie były ukierunkowane. Proces wprowadzania materiałów nano-węglowych metodą wzrostu in-situ może w pewnym stopniu katalizować konkretny mechanizm odbicia wiskerów fazy ceramicznej i wymaga dalszej dyskusji.

Maszyna do pakowania worków zaworowych PUDA do proszku grafitowego:

maszyna do pakowania śrubowego

różne sproszkowane materiały ziarniste i sypkie to 0,1-0,5 tony / m³
takie jak lekki węglan wapnia, czarny i biały węgiel, grafit i kaolin itp