بخشی از مقاله
چکیده
علیرغم توسعه چشمگیر صنایع فولادی در سالهای اخیر، استفاده از آجرهای دولوماییبا اتصال قیر و قطران در این صنایع افزایش قابل توجهی نداشته است. دلیل این امر،مشکل اساسی اینگونه دیرگدازهای دولومایی به علت هیدراتاسیون سریع آنهاست که ناشی از میل ترکیبی بالای CaO و ناپایداری آن در برابر رطوبت محیط میباشد. از جمله روشهای اساسی برطرف نمودن این عیب، می توان به تثبیت دولومیت به کمک سرپانتین و برخی افزودنیهای خاص، در حین فرآیند سینتر کردن دولومیت خام اشاره نمود. این روشها عمدتاً هزینه زیادی به تولید کننده تحمیل میکنند. لذا جهت رفع این مشکل، اخیراً از افزودنیهای مختلفی در فرآیند شکلدهی محصول استفاده شده است تا بتوان هیدراتاسیون محصول دولومایی را با صرف هزینه کمتر کاهش داد.
در تحقیق حاضر ترکیب خاصی ازافزودنیهایمصرفی تهیه شد تا از طریق تولید آجرهای دولومایی اتصال مستقیم، علاوه بر افزایش مقاومت به هیدراتاسیون محصول، خواص فیزیکی و مکانیکی آنرا نیز بهبود بخشیده است.
مقدمه
دولومیت، کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم و به عبارتی دیگر، مخلوطی از کلسیت و منیزیت با
فرمولاسیون شیمیایی CaMg - CO3 - 2 میباشد.[1] دولومیتها بر اساس میزان درصد MgO و همچنین ناخالصیهای موجود در سنگ دولومیت، دارای کاربردهای متفاوتی در صنایع متالورژی، صنایع دیرگداز، صنایع شیشهسازی و سرامیک میباشند
دولومیت استخراجی از معادن، ناخالصیهایی از جمله اکسید آهن و سیلیس را به همراه دارد که میزان این ناخالصیها در صنایع دیرگداز، از اهمیت بیشتری برخوردار است. دولومیت مناسب جهت مصارف دیرگداز بایستی حداقل میزان SiO2 را دارا باشد.
در صنعت دیرگداز، دیرگدازهای دولومایی یا به صورت اتصال مستقیم و یا پیوندقیر و قطران تولید میشوند. در مقابل مقاومت به نفوذ سرباره مطلوب، ترشوندگی کم و دیگر مزایای این نوع محصولات، مقاومت به هیدراتاسیون پایین این دیرگدازها، استفاده از آنها را با محدودیت ویژهای رو به رو کرده است. برخی محققان به بررسی اثرات افزودن Fe2O3 بر مقاومت به هیدراتاسیون دیرگدازهای دولومایی پرداختند. نتایج نشان میدهد که فازهای تشکیل شده در مرزدانههای دولومیت حاوی اکسید آهن، از طریق سینترینگ سطح اگریگیتها سبب افزایش مقاومت به هیدراتاسیون آنها میشود.[3] لازم به ذکر است سطح فعال اگریگیت دولومای سینتره، عموماً سطوح شکسته شده دولومای خردایش شده در فرآیند تولید میباشد.
در تحقیق دیگر، تأثیر افزودن به دولومیت نشان میدهد که طی سینترینگ دولومیت، فاز CaZrO3 تشکیل شده که سبب کاهش هیدراتاسیون میگردد.[4] برخی محققان نیز افزودن CeO, La2O3, V2O5را مورد بررسی قرار دادند که مقاومت به هیدراتاسیون را تا حدودی افزایش داده است.
در تحقیق حاضر از طریق آزمایش انواع افزودنیهای مصرفی، خواص مکانیکی و فیزیکی محصولات دولومیتی اتصال مستقیم تولیدی مورد بررسی واقع گردید. همچنین مقاومت به هیدراتاسیون نمونههای تولیدی بر اساس بررسی زمان ماندگاری محصولات، مورد مطالعه قرار گرفت. پس از آن، با بررسی نتایج حاصله، بهینهترین گزینهکه ترکیبی از چند افزودنی بود، جهت انجام مطالعات دقیقتر انتخاب گردید. برخی افزودنیهای مورد مطالعه در این تحقیق عبارتند از پارافین جامد، اکسید آهن میکرونیزه، استئارات کلسیم،کربن فعال شده و رزین جامد.
روش تحقیق
در بدو امر اگریگیت خردایش شده - دولومای سینتره - از شرکت فرآوردههای نسوز آذر تهیه شد. پس از آن نمونههایی با انواع افزودنیهای اشاره شده تهیه گردید. در این مرحله ترکیب درصدهای متفاوتی از انواع افزودنیها نیز مورد استفاده قرار گرفت. برای هر نمونه افزودنی، مخلوطهایی با درصدهای متفاوتی تهیه گردید. سپس سیلندرهایی از مخلوطهای آماده شده با فشار ثابت 200 بارتولید شد. - فشار 200 بار، معادل فشار متعارفی است که جهت تهیه آجرهای دولومیتی اتصال مستقیم بر مخلوط بیشکل اولیه اعمال میشود. - پس از آن مقاومت فشاری سرد[6] 1، وزن مخصوص2 و تخلخل[7] 3 نمونههای خام و همچنین نمونههای پخت شده در دمای 1650℃مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج مربوطه در جدولهای شماره 1 و 2 ارائه شده است.
پخت این نمونهها در کوره شاتل و با رژیم حرارتی خاصی صورت گرفت. این رژیم حرارتی در مرحله افزایش دما بایستی از شیب تندی برخوردار باشد تا از این طریق سرعت سینترینگ را افزایش داده و از هیدراتاسیون نمونهها در برابر شعله مستقیم ممانعت بعمل آورد. در نهایت سطح مقطع نمونهها توسط میکروسکوپ مورد مطالعه قرار گرفت. تصویر نمونههایی از سطح مقطعهای تهیه شده در زیر میکروسکوپ در شکل 1 ارائه شده است. در پایان نیز طیف پراش اشعه ایکس نمونههای پخته شده جهت بررسیهای فازی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت.
نتایج و بحث
با توجه به جدولهای شماره 1 و 2 ملاحظه میشود که نمونههای خام و تمپر شده، متناسب با نوع و میزان افزودنی مصرفی، خواص متفاوتی را نتیجه میدهند.
ویژگی تقریباً مشترک در اکثر نمونهها، افزایش وزن مخصوص و کاهش چشمگیر میزان تخلخل آنها بود. میزان افزودنی مصرفی این نمونهها از % 3/5 تا % 4/3 بود. مطابق نتایج ارائه شده در جدول های 1 و 2 بسته به نوع و میزان افزودنی مصرفی، تغییرات محسوسی در خواص نمونههای مختلف تهیه شده مشاهده میشود. افزایش مقاومت فشاری سرد به علت میکرو ذرات افزودنیها بوده که حفرات و تخلخلها را پر کرده و مقاومت فشاری سرد را افزایش داده است. در عین حال بایستی توجه داشت که موضوع بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی این محصولات، بدون بهبود مقاومت به هیدراتاسیون و افزایش زمان ماندگاری آنچنان مثمر ثمر نخواهد بود.
