Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Saidi,Ahmad Monshi
علی سعیدی (استاد راهنما) احمد منشی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Zare
سعید زارع

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Investigation and Production of Alumina Monolithic Refractory containing in situ nano spinel
In recent decades, the monolithic refractory is attracted due to the no requirement to any treatment for shaping and sintering. Tendency to use Alumina – magnesia spinel phase has increased due to favorable properties such as improved mechanical properties and slag corrosion resistance. Recently by attention to the effect of fine grain size materials on the properties of refractory castables and by employment of nano technology in material engineering, widespread researches has begun about using nano particles for refractory castables. In this study, production of alumina monolithic refractory containing in situ nano spinel was considered. In situ nano spinel formation at higher temperatures, helps to counterbalance the volume expansion. Different parameters such as the kind and amount of raw materials and aggregates, suitable binder at different firing temperatures were considered and bulk density (BD), apparent porosity (AP), strength was measured and XRD and SEM consideration were performed. Results showed that by using suitable amounts of alumina with magnesia, at 110 °C and firing at 1300°C, in situ nano spinel is formed in the castable. Therefore, in this research to acquire the suitable binders replacement for calcium alumina cement, different combinations of Sulphate binders, phosphate binders and silicate binder were considered. Result of the Brazilian strength test showed hexameta phosphate binder with calcium sulfate binder and white cement making a strong bond beside hydraulic and ceramic bonds. Studies by SEM and XRD showed use of refractory clay and lime, glass phase and mullite is produced. Mullite together with in situ nano spinel increase the strength and other properties of castable. Aggregates of Iranian sieved bauxite, has developed good properties. Key words : Monolithic Refractory Castable, In Situ nano spinel, Binder, Bauxite, Calcium Aluminate cement, Alumina-Magnesia
طی دهه های اخیر، توجه ویژه‌ای به دیرگدازهای مونولیتیک به دلیل عدم نیاز به هرگونه عملیات برای شکل دادن و عملیات پیش از پخت معطوف شده است و همچنین تمایل به استفاده از فاز اسپینل آلومینا- منیزیا (MgAl 2 O 4 ) به دلیل خواص مطلوبی همچون بهبود خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی سرباره افزایش یافته است. با توجه به تأثیر بسیار زیاد مواد ریز و خیلی ریز‌دانه بر خواص دیرگداز‌های ریختنی و از طرفی با گسترش فناوری نانو در زمینه‌های مختلف مهندسی مواد اخیراً تحقیقات گسترده ای درمورد استفاده از ذرات نانو برای دیرگداز‌های ریختنی آغاز شده است. در این پژوهش ساخت و معرفی نسل جدیدی از جرم های نسوز مونولیتیکی بدون سیمان مدنظر است که در آن ها فاز اسپینل در ابعاد نانو در زمینه نسوز و از طریق واکنش درجا بین مواد اولیه ایجاد شود. تشکیل نانو اسپینل درجا تأثیر چشمگیری در کنترل انبساط ناشی از این فرایند دارد. در همین راستا در این پژوهش، برای بررسی پارامترهای مختلفی نظیر نوع و مقدار مواد اولیه مصرفی، بایندر و سنگ دانه مناسب ترکیبات مختلفی تهیه و میزان دانسیته، درصد تخلخل ظاهری و استحکام نمونه ها از طریق آزمون استحکام برزیلی اندازه گیری و همچنین مطالعات فازی (XRD) و ریز ساختاری (SEM) انجام شد. نتایج نشان دادند که استفاده از مقادیر مناسبی از منیزیا کلسینه به همراه بوکسیت و آلومینای کلسینه در ترکیب جرم ریختنی و پس از 2ساعت پخت در دمای C?1300 فاز اسپینل در ابعاد نانو کریستالی به صورت درجا در جرم تشکیل می شود. همچنین در این مطالعه به منظور دست یابی به جایگزینی مناسب برای سیمان آلومینات کلسیم مصرفی که به عنوان بایندری متداول در جرم های نسوز استفاده می شود ترکیبات مختلف فسفاتی، سولفاتی و سیلیکاتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از آزمون استحکام برزیلی نشان داد که بایندر هگزا متافسفات سدیم در کنار بایندر سولفات کلسیم و سیمان سفید اتصالات مستحکمی را در کنار اتصالات هیدرولیکی و سرامیکی در جرم ایجاد می کنند. از طرفی نتایج به دست آمده از آزمون پراش پرتو ایکس و میکرسکوپ الکترونی نشان دادند که استفاده همزمان از خاک نسوز و آهک در ترکیب جرم ریختنی باعث ایجاد فازهای مناسب شیشه ای و اتصال دهنده ای همچون فاز مولایت شده که می تواند در کنار فاز کریستالی نانواسپینل که به صورت درجا در دمای بالا تشکیل شده است باعث ایجاد اتصالات مناسب و بهبود خواص مکانیکی در جرم شوند. همچنین در بین اگریگیت های متداول بوکسیت دانه‌بندی شده ایرانی بهترین خواص را ارائه نمود. در انتها در این پژوهش دو محصول نانو پیونددهنده نسوز و جرم نسوز منولیتیکی بدون سیمان معرفی شد کـه می تواند موجب خودکفایی صنایع نسوز کشور در تولید این دو محصول گردد. کلمات کلیدی: جرم نسوز منولیتیکی، نانو اسپینل درجا، بایندر، بوکسیت، سیمان آلومینات کلسیم، آلومینا- منیزیا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی