اثر استفاده از هگزامتافسفات سدیم بر خواص فیزیکی و مکانیکی دیرگدازهای یکپارچه تهیه شده ازضایعات آجرهای منیزیا-کربنی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

سارا علی‌زاده ¹ (مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران.)
احمد منشی ² (مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران.)
ابراهیم کرمیان ³ (مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران.)

تاريخ الإرسال : 13 الجمعة , شعبان, 1437 تاريخ التأكيد : 13 الجمعة , شعبان, 1437 تاريخ الإصدار : 11 الثلاثاء , ربيع الأول, 1437

الکلمات المفتاحية: منیزیا, کربن, هگزامتافسفات سدیم, آجر ضایعاتی, دیرگدازهای یکپارچه,

ملخص المقالة :

دیرگدازهای منیزیا-کربن به گونه گسترده در کنورتورها، کوره های قوس الکتریکی و پاتیل های فولاد‌سازی استفاده می‌شوند. این دیرگدازها مقاومت به سرباره و مقاومت به شوک حرارتی خوبی دارند که ناشی از خواص مناسب کربن مانند ترشوندگی ضعیف، هدایت حرارتی بالا و انبساط حرارتی پایین می‌باشد. مشکل اصلی، فرسایش دیرگدازهای خط سرباره در اثر اکسیداسیون و خوردگی شیمیایی و سایش مکانیکی دیرگداز به وسیله سرباره و نیاز به تعمیر و تعویض آجر دیرگداز می‌باشد. در این پژوهش، اثر استفاده از پیونددهنده هگزامتافسفات سدیم در حضور آب و بکارگیری ضایعات آجر دیرگداز منیزیا-کربن فرسوده مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، ترکیبات گوناگونی متشکل از 0، 3 و 5 درصد هگزامتافسفات سدیم تهیه و میزان دانسیته حجمی (BD)، تخلخل ظاهری (%AP) و استحکام فشاری سرد (CCS) نمونه‌ها در درجه حرارت‌های 200، 500 و 1100 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری و نیز مطالعات فازی (XRD) و ریزساختاری (SEM) انجام شد. نتایج نشان داد که استفاده از 5% هگزامتافسفات سدیم باعث ایجاد اتصالات فسفاتی با ریخت شناسی سوزنی شکل نظیر MgP₂O₇، Mg₃(PO₄)₂ و AlPO₄ (با توجه به حضور مقداری Al₂O₃ در ترکیب آجر ضایعاتی) می‌گردد و خواص فیزیکی و مکانیکی دیرگداز را بویژه در دمای پایین بهبود می‌بخشد. بنابراین، از این جرم‌ها برای تعمیر سرد پاتیل می‌توان استفاده کرد.

المصادر:

1- L.A. Diaz, R. Torrecillas, A.H.d. Aza,and P. Pena, "Effect of Spinel Content on Slag Attack Resistance of High Alumina Refractory Castables", Journal of the European Ceramic Society, Vol. 27, pp. 4623–4631, 2007.

2- L.A. Diaz, R. Torrecillas, F. Simonin, and G. Fantozzi, "Room Temperature Mechanical Properties of High Alumina Refractory Castables with Spinel, Periclase and Dolomite Additions", Journal of the European Ceramic Society, Vol. 28, pp. 2853–2858, 2008.

3- ج. عظیمی، د. عظیمی، س. اطرج، ز. نعمتی، "بررسی تاثیر مواد افزودنی ضد انعقاد و مقدار SiC بر خواص دیرگدازهای ریختنی کم سیمان دارای سیستم نوسانی در سیستم Al2O3-SiC، مجله مواد و فناوری‌های پیشرفته، جلد یک، شماره یک، صفحات 86-79، 1391.

4- ا. رحیمی، ا. منشی، ر. عمادی، "بررسی اثر اندازه دانه کاربید سیلسیم در تولید جرم ریختنی نسوز خیلی کم سیمان برای صنایع فولاد"، مجله‌ی مواد نوین، جلد 1، شماره‌ 2، صفحات 27-21، 1389.

5- K.S. Kwong, J.P. Bennett, "Recycling Practices of Spent MgO-C Refractories", Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol. 1, No.2, pp. 69-78, 2002.

6- F. Arianpour, F. Kazemi, F. Golestani Fard, "Characterization, Microstructure and Corrosion Behavior of Magnesia Refractories Produced from Recycled Refractory Sggregates", Minerals Engineering, Vol. 23, pp. 273–276, 2010.

7- A.N. Conejo, R.G. Lule , F. Lopez , and R. Rodriguez, "Recycling MgO-C Refractory in Electric Arc Furnaces", Resources, Conservation and Recycling , Vol.49, pp. 14–31, 2006.

8- S. Hanagiri, A. Shimpo, T. Inuzuka, S. Sakaki, T. Matsui, S. Aso, T. Matsuda, and H. Nakagawa, Recent Improvement of Recycling Technology for Refractories, Nippon Steel Technical Report, No. 98, 2008.

9- V.G. Rocha, R. Menendez, R. Santamaria, C. Blanco, and M. Granda, "Oxidation Behavior of Magnesia–Carbon Materials Prepared with Petroleum Pitch as Binder", Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, Vol. 88, pp. 207–212, 2010.

10- H. UM, K. LEE, J. CHOI, and Y. CHUNG, "Corrosion Behavior of MgO–C Refractory in Ferromanganese Slags", ISIJ International, Vol. 52, pp. 62–67, 2012.

11- T. Zhu, Y. Li, M. Luo, S. Sang, Q. Wang, L. Zhao, Y. Li, and S. Li, "Microstructure and Mechanical Properties of MgO–C Refractories Containing Graphite Oxide Nanosheets (GONs)", Ceramics International, Vol. 39, pp. 3017–3025, 2013.

12- T. Zhu, Y. Li, S. Sang, S. Jin, Y. Li, L. Zhao, and X. Liang, "Effect of Nanocarbon Sources on Microstructure and Mechanical Properties of MgO–C Refractories", Ceramics International, Vol. 40, pp. 4333–4340, 2014.

13- S. Zhang, N.J. Marriott, and W.E. Lee, "Thermochemistry and Microstructures of MgO–C Refractories Containing Various Antioxidants", Journal of the European Ceramic Society, Vol. 21, pp. 1037–1047, 2001.

14- L. Musante, L.F. Martorello, P.G. Galliano, A.L. Cavalieri, and A.G. Tomba Martinez, "Mechanical Behavior of MgO–C Refractory Bricks Evaluated by Stress–Strain Curves", Ceramics International, Vol. 38, pp. 4035–4047, 2012.

15- K. Fisher, "Chemical Bond for Refractory Materials", Journal of the American Ceramic Society, Vol. 12, pp. 51-64, 1989.

16- R.W. Limes, "Bonds for Gunning Materials", Journal of. Metals, Vol. 17, No. 5, pp. 663-666, 1985.

17- H.R. Rezaie, F. Arianpour, and F. Naghizadeh, "An evaluation of the Effects of Different Phosphate Binders on the Properties and Microstructure of Tundish Coating Refractories", Proceeding of 49. International Feuerfest- Kolloquium, pp. 363-368, 2006.

18- M.J. Ohara, J.J. Duga,and H.D. Sheets, "Studies in Phosphate Bonding", Ceramic Bulletin, Vol. 51, No. 7, pp. 245-251, 1970.

19- H.J. RenSburg, J.P. Louw, A.M. Hartman, G.P. Rensburg, and M. Matheba, "The Influence of Pre-Drying on Tropical Soil Testing", 31st Southern African Transport Conference, pp. 445-457, Pretoria, South Africa, 2012.

20- United States International Trade Commission, Sodium Hexametaphosphate From China, Washington. DC, 2008.

21- H. Efendy, C.L. Radiman, A. Ramelan, and A. Nuruddin, "Oxidation Protection of MgO-C Monolithic Refractories with Tar-Resin Binder and Metal Antioxidants", China's Refractories, Vol. 16, No. 3, 2007.

22- H. Efendy, and W. Mohamad, "Effect of Tar-Resin Binder on Properties of MgO-C Monolithic Refractories", China's Refractories, Vol. 19, No. 3, 2010.

23- H. Jansen, S. Dudczig, and C.G. Aneziris, "Magnesia-Carbon Castable with New Properties", 51st Colloquium Refractories, Aachen, pp. 84-87, 2008.

24- A.S. Gokce, C. Gurcan, S. Ozgen, and S. Aydin, "The effect of Antioxidants on the Oxidation Behavior of Magnesia-Carbon Refractory Bricks", Journal of Ceramics International, Vol. 34, pp. 323-330, 2008.

25- م. پاغنده، ا. منشی، ر. عمادی، " بررسی تاثیر استفاده از اتصالات فسفاتی در جرم های کم سیمان"، مجله مواد و فناوری‌های پیشرفته، جلد یک، شماره یک، صفحات 7-1، 1391.