Wpływ fazy M-S-H na otrzymywanie spieków wysokoogniotrwałych na bazie Al2O3

• Autorzy: Tyrała K. , Prorok R. , Madej D.

Warianty tytułu

EN

Influence of the M-S-H gel phases on preparation of the Al2O3-based refractory ceramics

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Spinel właściwy MgAl2O4 jest jedynym związkiem w układzie dwuskładnikowym MgO-Al2O3, który topi się w sposób kongruentny w temperaturze 2105 °C. Ze względu na jego dobre właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach oraz dobrą odporność chemiczną na działanie substancji zasadowych znajduje coraz większe zastosowanie jako składnik materiałów ogniotrwałych, które wykorzystywane są do produkcji wyłożeń ogniotrwałych urządzeń cieplnych przemysłu metalurgicznego. W niniejszej pracy analizowano mechanizm wysokotemperaturowych reakcji w układach symulujących drobnoziarnistą osnowę betonu ogniotrwałego korundowo- spinelowego. W tym celu przeprowadzono badania spiekalności mikroproszku tlenku glinu bez oraz w obecności mineralizatora, który stanowiła wysoko nieuporządkowana faza M-S-H. W wyniku reakcyjnego spiekania Al2O3 w obecności mineralizatora i w odpowiednio dobranych warunkach syntezy otrzymano materiały ceramiczne korundowo-spinelowe modyfikowane związkami krzemu. Zarówno wyjściową fazę M-S-H, jak również otrzymane z jej dodatkiem spieki korundowe poddano badaniom składu fazowego, struktury i mikrostruktury, wykorzystując odpowiednio następujące techniki badawcze: XRD, FT-IR i SEM-EDS. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że poprzez dobór parametrów procesu syntezy można wpływać na właściwości fizykochemiczne ceramiki ogniotrwałej z układu MgO-Al2O3-SiO2, tworząc w ten sposób szerokie spektrum jej zastosowań.

EN

Spinel with chemical formula of MgAl2O4 is the only stable phase in the two-component Al2O3-MgO system, which melts congruently at 2105 °C. It is attracting increasing interest as a component of refractory materials used in thermal devices of the metallurgical industry due to its good mechanical properties at high temperatures and high corrosion resistance to alkaline substances. The aim of this work was to investigate the mechanism of high temperature reactions in systems that simulate the fine-grained matrix of refractory corundum-spinel castables. For this purpose, the sinterability of the aluminium oxide micropowder without and in the presence of a mineralizer, which was a highly disordered M-S-H phase, was studied. Corundum-spinel ceramic materials modified with silicon compounds were obtained as a result of the reaction sintering of Al2O3 in the presence of a mineralizer and in suitably selected synthesis conditions. Both the initial M-S-H phase and the obtained corundum sinters were subjected to phase composition, structure and microstructure analysis, using the following research techniques: XRD, FT-IR and SEM-EDS, respectively. As a result of the conducted research, it was found that by choosing the parameters of the synthesis process, one can influence the physico-chemical properties of the refractory ceramics from the MgO-Al2O3-SiO2 system, thus creating a broad spectrum of its applications.

Słowa kluczowe

PL

M-S-H; materiały ogniotrwałe; spieki korundowe; spinel MgAl2O4

EN

M-S-H; refractories; corundum sinters; spinel MgAl2O4

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 70, nr 4
• Strony: 333--344
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tyrała K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie , Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Prorok R.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie , Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Madej D.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie , Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Nadachowski, F.: Zarys technologii materiałów ogniotrwałych, Śląskie Wydawnictwo Techniczne, Katowice, 1995, 402-403.
• [2] Szczerba, J.: Klasyfikacja materiałów ogniotrwałych według zunifikowanych norm europejskich, Materiały Ceramiczne, 58, 1, (2006), 6-7 i 12-16.
• [3] Harbison-Walker, Handbook of Refractory Practice, Harbison-Walker Refractories Company, 2005, 7.
• [4] Kingery, W. D.: Introduction to Ceramics, 2nd Ed.; John Wiley and Sons, New York and London, 1976, 595
• [5] Szczerba, J., Madej, D.: Potencjalne składy fazowe dla tworzyw ogniotrwałych w układzie MgO-CaO-Al2O3-ZrO2, Materiały Ceramiczne, 63, 2, (2011), 342-4343.
• [6] Wagner, C.: Über den Mechanismus der Bildung von Ionenverbindungen höherer Ordnung (Doppelsalze, Spinelle, Silikate), Zeitschrift für Physikalische Chemie, B34, (1936), 309-316.
• [7] Tripathi, H. S., Mukherjee, B., Das, S., Haldar, M. K., Das, S. K., Ghosh, A.: Synthesis and densification of magnesium aluminate spinel: effect of MgO reactivity, Ceram. Int., 29 (2003), 915–918.
• [8] Ganesh Ibram: A review on magnesium aluminate (MgAl2O4) spinel: synthesis, processing and applications, Int. Mater. Rev., 58, 2, 63-112.
• [9] Temuujin, J., Okada, K., MacKenzie, K. J. D.: Formation of layered magnesium silicate during the aging of the magnesium hydroxide-silica mixtures, J. Am. Ceram. Soc., 81, 3, (1998), 754-756.
• [10] Brew, D. R. M., Glasser, F. P.: Synthesis and characterization of silicate hydrate gels, Cem. Concr. Res., 35, (2005), 85-98.
• [11] Tarte, P.: Infra-red spectra of inorganic aluminates and characteristic vibrational frequences of AlO6 tetrahedra and AlO6 octahedra, Spectrochim. Acta: Part A Molec. Spectr., 23A(7), (1967), 2127-2143.
• [12] Gören, R., Ersoy, B., Özgür, C., Alp, T.: Colloidal stability–slip casting behavior relationship in slurry of mullite synthesized by the USP method, Ceram. Int., 38, (2012), 679–685.