תהליך ייצור של לבני MgO-C
חומרי הגלם העיקריים ללבני MgO-C כוללים מגנזיה מותכת או מגנזיה סינטרת, גרפיט פתיתים, קלסרים אורגניים ונוגדי חמצון.
מגנזיה
מגנזיה היא חומר הגלם העיקרי לייצור לבני MgO-C, זמין בצורות מגנזיה מותכת ומגנזיה סינטרת. בהשוואה למגנזיה מרוסנת, למגנזיה מותכת יש יתרונות כמו גרגרי גביש גדולים יותר של פריקלאז וצפיפות צבר גבוהה יותר, מה שהופך אותה לחומר הגלם המועדף לייצור לבני MgO-C. לייצור חומרים עקשנים רגילים המבוססים על מגנזיה-, הדרישות העיקריות לחומרי גלם של מגנזיה הן חוזק- בטמפרטורות גבוהות ועמידות בפני קורוזיה, ולכן מושם דגש על טוהר המגנזיה ויחס C/S ותכולת B₂O₃ בהרכב הכימי שלה. עם התפתחות התעשייה המתכתית ותנאי ההיתוך הקשים יותר ויותר, המגנזיה המשמשת בלבני MgO-C לציוד מתכות (ממירים, תנורים חשמליים, מצקות וכו') דורשת לא רק הרכב כימי ספציפי אלא גם צפיפות גבוהה וגודל גבישי גדול במונחים של מבנה מיקרו.
תהליך ייצור של לבני פחמן מגנזיה מקור פחמן
בין אם בלבני MgO-C מסורתיות ובין אם בלבני MgO-C נמוכות-פחמן בשימוש נרחב, גרפיט פתיתים משמש בעיקר כמקור הפחמן. גרפיט הוא חומר גלם מרכזי ללבני MgO-C, בעיקר בשל התכונות הפיזיקליות המצוינות שלו: ① אי-הרטבה על ידי סיגים; ② מוליכות תרמית גבוהה; ③ התפשטות תרמית נמוכה. בנוסף, הגרפיט אינו עובר התכה אוקטית עם חומרי עקשן בטמפרטורות גבוהות ובעל עמידות גבוהה. טוהר הגרפיט משפיע באופן משמעותי על הביצועים של לבני MgO-C; בדרך כלל, נדרש גרפיט עם תכולת פחמן של יותר מ-95%, רצוי יותר מ-98%.
בנוסף לגרפיט, פחמן שחור משמש בדרך כלל גם בייצור של לבני פחמן-מגנזיה. פחמן שחור הוא חומר פחמני אבקתי שחור מפוזר מאוד המיוצר על ידי פירוק תרמי או בעירה לא מלאה של תרכובות פחמימנים. יש לו חלקיקים עדינים (פחות מ-1 מיקרומטר), שטח פנים ספציפי גדול, תכולת פחמן של 90-99%, טוהר גבוה, התנגדות חשמלית גבוהה, יציבות תרמית גבוהה ומוליכות תרמית נמוכה יחסית, השייכים לקטגוריית הפחמן הלא-גרפיטיזציה. תוספת של פחמן שחור יכולה לשפר ביעילות את עמידות ההתפרקות של לבני MgO-C, להגדיל את תכולת הפחמן השיורית ולשפר את צפיפות הלבנים.
כּוֹרֵך
קלסרים נפוצים המשמשים בייצור לבני MgO-C כוללים זפת פחם, זפת פחם, זפת פחם, זפת נפט, כמו גם שרפים פחמיים מיוחדים, פוליאולים, שרפים פנולים-מתוונים, שרפים סינתטיים וכו'. ניתן לסווג את הקלסרים המשמשים לסוגים הבאים:
חומרים המבוססים- על פיצ'רים. זפת זפת פחם היא חומר תרמופלסטי עם יתרונות כגון זיקה חזקה לגרפיט ומגנזיה, שיעור פחמן שיורי גבוה לאחר הפחממה ועלות נמוכה; זה היה בשימוש נרחב בעבר. עם זאת, זפת זפת פחם מכילה פחמימנים ארומטיים מסרטנים, במיוחד רמות גבוהות של בנזופירן. עקב הגברת המודעות הסביבתית, השימוש בזפת זפת פחם הולך ופוחת כעת.
חומרים מבוססי שרף-. שרף סינטטי מיוצר על ידי תגובה של פנול ופורמלדהיד. ניתן לערבב אותו היטב עם חלקיקים עקשנים בטמפרטורת החדר ויש לו שיעור פחמן שיורי גבוה לאחר הפחממה, מה שהופך אותו לחומר המקשר העיקרי המשמש כיום ללבני MgO-C. עם זאת, מבנה הרשת הזכוכיתי שנוצר לאחר הפחממה שלו אינו אידיאלי לעמידות בפני זעזועים תרמיים ועמידות החמצון של החומר העמיד.
חומרים מותאמים על בסיס זפת ושרף. אם הקלסר יכול ליצור מבנה 镶嵌 וסיבי פחמן- באתרו לאחר הפחמול, הוא יכול לשפר את ביצועי הטמפרטורה הגבוהה- של החומר העמיד.
נוגדי חמצון
כדי לשפר את עמידות החמצון של לבני MgO-C, לעתים קרובות מוסיפים כמויות קטנות של תוספים. התוספים הנפוצים כוללים Si, Al, Mg, Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Ca, Si-Mg-Ca, SiC, B₄C, BN, ומערכות Al-B-C ו-Al{}Ci{10 שדווחו לאחרונה ניתן לחלק באופן גס את מנגנון התוספים לשני היבטים: האחד הוא מנקודת מבט תרמודינמית, כאשר בטמפרטורות עבודה, לתוספים או לתוצרי התגובה שלהם עם פחמן יש זיקה גדולה יותר לחמצן מאשר לפחמן, ובכך הם מחומצנים בצורה מועדפת ומגנים על הפחמן; השני הוא מנקודת מבט קינטית, כאשר התרכובות שנוצרות על ידי תוספים המגיבים עם O₂, CO או פחמן משנות את המיקרו-מבנה של הפחמן-המכיל חומר עקשן, כגון הגדלת הצפיפות, חסימת נקבוביות והפרעת דיפוזיה של חמצן ותוצרי תגובה.
