Karbon siyahı reaktörü beş ana kaplamadan oluşur: yanma odası, boğaz, reaksiyon bölümü, söndürme bölümü ve tutma bölümü.
Karbon siyahı reaktörünün yakıtı çoğunlukla ağır yağdır ve kullanılan hammaddeler hidrokarbonlardır. Karbon siyahı üretimi sırasında, reaktördeki yakıt yanma atmosferi karmaşıktır, hammaddeler termal olarak ayrıştırılır, soğuyan karbon siyahının püskürtülmesi ve yakıt ve hammaddelerin termal ayrışmasıyla üretilen nesneler, astar için kullanılan refrakter tuğlalarla çeşitli fiziksel reaksiyonlar üretecektir.
1. Refrakter ateş tuğlalarının seçimi için gereklilikler
Reaktör astarının çalışma sıcaklığı 1600~1700 dereceye ulaşabilir ve fırındaki sıcak hava akışının hızı özellikle hızlıdır. Boğazın ucundaki sıcaklık 1700 derecenin üzerindedir ve ayrıca hava akışı aşınması vardır. Bazı yüksek sıcaklıklı alanlar 1900 dereceye kadar bile yüksektir. Bazen fırın operasyonel nedenlerle kapatılır ve farklı ürünler değiştirilir ve hava akışındaki su buharı fırın astarına girerek yağ boru hattını patlatır.
Reaktör astarının karmaşık atmosferi, astarın refrakter tuğlalarının termal strese maruz kalmasına ve soyulmasına neden olacaktır. Ayrıca, yakıt ve hammaddelerin pirolizinden sonra oluşan kül de refrakter tuğlalarda büyük aşınma ve hasara neden olur.
Bu nedenle, karbon siyahı reaktörünün astarında kullanılan refrakter ateş tuğlaları yüksek refrakterliğe, iyi termal şok kararlılığına, yüksek hacim yoğunluğuna ve düşük gözenekliliğe sahip olmalıdır. Ayrıca yüksek sıcaklık korozyonuna ve hava akışıyla oluşan güçlü erozyona karşı dayanıklı olmalıdırlar.
2. Yaygın olarak kullanılan refrakter tuğlalar
Karbon siyahı reaktörünün astarında yaygın olarak kullanılan refrakter ateş tuğlaları şu şekilde ayrılır:alümina silika tuğlalar, korindon tuğlalar, krom korindon tuğlalar ve zirkonyum refrakter ateş tuğlaları. Alümina silika tuğlalar yüksek alümina, mullit, korindon tuğlalar vb. içerir; krom korindon tuğlalar farklı krom bileşenleri içeren ve yüksek sıcaklıkta sinterlenmiş kompozit refrakter tuğlalardır ve zirkonyum tuğlalar krom korindon ürünleri ve zirkonyum oksit içeren tuğlaları içerir.
3. Farklı sıcaklıklarda farklı tipte refrakter tuğlalar
Ayrıca, duvarcılıkta silisyum karbür kompozit tuğlalar kullanan karbon siyahı reaktör kaplamaları da vardır ve düşük sıcaklıklı bölgelerde duvarcılıkta yüksek alümina tuğlalar veya kil tuğlalar kullanılır. 1550~1750 derece sıcaklık aralığında, korindon mullit refrakter ateş tuğlalarıyla birleştirilir. Soğutma bölgesi sıcaklığının 1300 dereceyi geçmediği alanda, duvarcılıkta %65-70 alüminyum içeriğine sahip yüksek alümina tuğlalar kullanılır. Sıcaklığın 1750~1925 derece olduğu alanda, duvarcılıkta termal şok direncine sahip krom korindon tuğlalar kullanılır.
Kısacası, farklı sıcaklık bölgelerinde, farklı malzemelerden yapılmış farklı refrakter ateş tuğlaları kullanılmakta, böylece üretim maliyeti düşürülse bile, fırın astarının kullanım ihtiyacı karşılanabilmektedir.
