Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Materiały ogniotrwałe w metalurgii ołowiu

Wojsa J., Darłak M., Przywara K., Zelik W., Jurkiewicz R.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2017

|

R. 62, nr 2

21--26

PL

W światowym hutnictwie miedziowym ok. 90% miedzi otrzymuje się z rud siarczkowych. Wśród wielu pierwiastków towarzyszących, szczególną pozycję, również ze względu na zawartość, zajmuje ołów. W pirometalurgicznych procesach otrzymywania miedzi narożnych etapach, odprowadzane są związki ołowiu, stanowiące cenny surowiec do otrzymywania ołowiu metalicznego. W Polsce dominującym sposobem przerobu wtórnych surowców ołowionośnych jest proces prowadzony w piecach obrotowo-wahadłowych. Artykuł poświęcony jest głównie wyrobom ogniotrwałm do tego typu pieców. Prezentowane wyniki są efektem prac badawczo-technologicznych prowadzonych w Centrum Badawczo-Rozwojowym Zakładów Magnezytowych „ROPCZYCE" 5.A. Dzięki posia¬danemu oprogramowaniu, możliwe było również wykonanie obliczeń termodynamicznych, umożliwiających szacowanie odporności chemicznej wyrobów w warunkach procesu. Opisano podstawowe czynniki korozyjne występujące w procesie, omówiono obserwowane efekty zużycia w skali makro oraz zmiany mikrostruktury materiałów. Zaprezentowano wyniki badań mikrostruktury wyrobów po pracy, powiązano obserwowane zjawiska ze składem chemicznym wsadu. Przedstawiono wyniki obliczeń termodynamicznych, obrazujących trwałość wybranych faz występujących w wyrobach w zależności od charakteru wsadu. W oparciu o uzyskane wyniki badań i obliczeń, sformułowano rekomendacje odnośnie zastosowania w piecach obrotowo-wahadłowych, nowych odmian wyrobów oferowanych przez Zakłady Magnezytowe „ROPCZYCE" S.A.

EN

In the world copper industry about 90% of copper is obtained from sulfide ores. Among many associated elements a special position, also for the sake of its content, is occupied by lead. In the pyrometallurgical processes of copper production lead compounds, valuable raw materials for preparation of metallic lead, are separated on various stages. In Poland, processing of secondary lead-bearing raw materials is predominantly carried out in rotary-rocking furnaces. This paper focuses on refractory products for those furnaces. The results presented are the effect of technological researches conducted in the Research and Development Center organized by Zakłady Magnezytowe "ROPCZYCE" S.A. The estimation of chemical resistance of refractoies was carried out by means of special thermodynamic calculations software. The basic factors of corrosion occurring in the process have been described, the obscene effects of material wear on the macro level and changes in the microstructure of materials have been discussed. The results of studies of the brick microstructure after work have been presented. The observed phenomena have been associated with the chemical composition of the charge. The results of thermodynamic calculations showing the stability of selected phases present in the refractory materials according to the type of charge have been shown. Basing on the results of tests and calculations, recommendations for the application of new materials offered by Zakłady Magnezytowe "ROPCZYCE" S.A. have been formulated.

2

Ocena zdolności wiążącej zapraw ogniotrwałych w wysokich temperaturach

Wojsa J., Lewandowski J, Suwak R.

Cement Wapno Beton

|

2015

|

R. 20/82, nr 2

61--71

PL

Zbadano siedem rodzajów zapraw, w tym dwie zasadowe, trzy krzemionkowe i dwie szamotowe oraz trzy odmiany wyrobów o takim samym jak zaprawy zasadniczym składniku chemicznym. Zastosowano dwa rozwiązania połączeń zaprawa-wyrób: schodkowe i typu "sandwicz". Oznaczono maksymalną siłę zginającą w zależności od temperatury, dla obydwu rodzajów połączeń. Podjęto próbę ilościowego oszacowania trwałości połączeń, która zakończyła się korzystnym wynikiem w przypadku połączenia typu "sandwicz". Opracowana metoda postępowania pozwala na ocenę trwałości połączenia w wybranej temperaturze oraz na oszacowanie wielkości naprężenia ścinającego.

EN

The seven kinds of mortars, including two basic, two siliceous and two chamotte and three kinds of refractory materials, of the same chemical composition as the mortars, were examined. Two types of the joints: mortar - refractory material, were used; one stepped system and the second sandwich system. The maximum flexural force as the function of temperature was measured for the two joint systems. The test of quantitative determining of binding durability, was positively ended in the case of the sandwich joint. The established procedure give the possibility to assess the durability of binding mortar with the refractory material at the chosen temperature and to assess the value of shear stress.

3

Wyłożenie ogniotrwałe pieca obrotowo-wahadłowego w metalurgii ołowiu

Wojsa J., Śliwa A., Pochwała T.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 4

362--366

PL

Scharakteryzowano proces metalurgiczny ze szczególnym uwzględnieniem czynników wpływających na trwałość wyłożenia ogniotrwałego. Na drodze obliczeniowej wykazano wpływ rodzaju wsadu na korozję chemiczną wyłożenia. Obliczono udział powstających faz ciekłych i stopień ekstrakcji wybranych składników materiałów ogniotrwałych do żużla. Wyniki obliczeń skonfrontowano z efektami prób przemysłowych. Na tej podstawie sformułowano wnioski odnośnie wyboru odmian materiałów ogniotrwałych w powiązaniu z charakterem wsadu, to znaczy z udziałami składników siarczkowych i tlenkowych.

EN

A metallurgical process with particular references to factors influencing the service life of the refractory lining was characterized. The influence of a charge composition on chemical corrosion of the lining was studied applying thermodynamic calculations. The amount of liquid phases and the extraction degree of selected components of refractory material to slag were calculated. The results of calculations were confronted with industrial tests of the refractories. On that basis, the conclusions referring to the selection of refractory materials were formulated, taking into consideration the chemical character of the charge with reference to the concentration of sulphide and oxide components.

4

Tlenek niklu w technologii zasadowych materiałów ogniotrwałych - perspektywy wykorzystania

Podwórny J., Wojsa J., Gerle A.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 3

331--335

PL

W pracy zaprezentowane zostały wyniki badań pozwalające uznać NiO za perspektywiczny dodatek do materiałów magnezjowo-spinelowych. Badaniami objęto dodatki NiO, CoO, MnO i Mn2O3, wprowadzone do materiału spinelowego jako składniki roztworu stałego spinelu MgAl2O4. W badaniach skoncentrowano się na reaktywności spineli w reakcjach z tlenkami siarki SO2/SO3 w zakresie temperatury od 600 °C do 800 °C. Stwierdzono, że dodatek NiO wpłynął pozytywnie na ograniczenie reaktywności spinelu glinowego, nie powodując pogorszenia badanych własności materiałów magnezjowo-spinelowych z wyjątkiem odporności na wstrząs cieplny, która uległa zmniejszeniu w niewielkim stopniu. Przedstawione w pracy wyniki umożliwiły wskazanie potencjalnych obszarów ich wykorzystania w technologii materiałów ogniotrwałych. Zwrócono uwagę na możliwość zaprojektowania zasadowego materiału ogniotrwałego, zawierającego w fazie spinelowej NiO, do zastosowań w wyłożeniach ogniotrwałych konwertorów miedziowych oraz pieców obrotowych przemysłu cementowego, w których spala się paliwa alternatywne. Mógłby on również zastąpić wyroby magnezjowe w regeneratorach pieców szklarskich narażonych na negatywne oddziaływanie zarówno tlenków siarki, jak i wstrząsów cieplnych. Wyroby magnezjowo-spinelowe wykazują większą odporność na obydwa wymienione, negatywnie oddziałujące czynniki niszczące.

EN

The paper presents investigations performed for confirming that NiO can be a perspective addition for magnesia-spinel materials. The investigations included the NiO, CoO, MnO and Mn2O3 addition incorporated into spinel material as the solid solution components. The spinel reactivity examination was focused on the reaction with sulphur oxides, SO2/SO3, at temperatures ranging from 600 °C to 800 °C. It has been stated that the NiO addition positively influenced chemical reactivity of spinel without degradation of other investigated properties. The only observed disadvantage was a slight decrease in thermal shock resistance. The data collected in the paper show areas of potential utilisation of the NiO-modified spinel in refractory materials technology. New refractory materials made from spinel added with NiO can be perspective for copper converter linings or rotary kilns in cement industry which utilises alternative fuels. This material could also replace magnesia materials in regenerators of glass furnaces that are exposed on the negative action of both sulphur oxides and thermal shocks. The studied magnesia-spinel products have better resistance on both mentioned, destructive factors.

5

Porozymetria rtęciowa w ocenie parametrów mikrostrukturalnych ceramiki ogniotrwałej

Śliwa A., Wojsa J., Majchrowicz I., Barański J.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

433--442

PL

Celem artykułu jest przedstawienie konkretnych przykładów rozwiązywania problemów badawczych związanych z wykorzystaniem porozymetrii rtęciowej w obszarze badawczym obejmującym projektowanie, wytwarzanie oraz wykorzystywanie ceramiki ogniotrwałej. Jednym z nich jest dobór materiałów wysokoglinowych na elementy układu wylewowego do syfonowego odlewania wlewków kuziennych obejmujący wstępną selekcję tworzyw oraz badania materiałów po pracy. Kolejnym przykładem zastosowania badań porozymetrycznych obejmujących opisywany zakres jest dobór i badanie wpływu ilości dodatków na parametry mikrostrukturalne betonów ogniotrwałych korundowych i andaluzytowych. Innym problemem badawczym, do rozwiązania którego posłużyły również wyniki badań porozymetrycznych, było określenie zmian mikrostrukturalnych w materiałach magnezjowo-chromitowych, które poddano oddziaływaniu wstrząsów cieplnych.

EN

The aim of the article is to present specific examples of solutions to research problems connected with using mercury porosimetry in the research area related to designing, manufacture and the use of refractory ceramics. One of them is selection of high-alumina materials for the elements of a tapping system for forging ingots bottom casting, which includes initial selection of materials and investigations into materials after service. Another example of porosimetry application is selection and investigation into the influence exerted by additives on microstructural parameters of refractory corundum and andalusite castables. Another research problem which was solved among others owing to the results of porosimetric tests was determination of microstructural changes in magnesia-chrome materials subjected to thermal shock.

6

Moduł Younga materiałów ogniotrwałych magnezjowo-chromitowych

Wojsa J., Podwórny J., Suwak R.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 2

151--155

PL

Moduł Younga jest stałą materiałową, niezbędną do obliczeń inżynieryjnych związanych z projektowaniem wyłożeń ogniotrwałych i eksploatacją urządzeń cieplnych. Obliczanie naprężeń cieplnych, wyznaczanie dopuszczalnych szybkości rozgrzewania obmurzy, czy kryterialna ocena odporności na wstrząsy cieplne ceramiki to przykłady problemów technicznych, do rozwiązania których niezbędna jest znajomość wartości modułu E, wyznaczanego zwykle metodami statycznymi lub dynamicznymi. Często w obliczeniach stosuje się wartości E uzyskane w temperaturze pokojowej. Powstaje problem: czy słuszne jest przyjmowanie jednej wartości modułu w obliczeniach dotyczących szerokiego zakresu temperatur, czy materiały o zbliżonym składzie chemicznym i fazowym istotnie różnią się wartościami modułu E oraz czy wszystkie odmiany stosowanych obecnie metod wyznaczania modułu dają równie wiarygodne wyniki. Niniejszy artykuł stanowi próbę odpowiedzi na postawione wyżej pytania. Wykonano kompleksowe badania 5. odmian wyrobów magnezjowo-chromitowych o zbliżonej zawartości Cr2O3, metodą rezonansową wyznaczono zależność modułu Younga od temperatury w zakresie 20-1000 °C, zaś metodą statyczną wyznaczono wartości E w temperaturach 450, 700, 950 i 1200 °C. Wyniki porównano z wartościami wyznaczonymi metodą rezonansową w 20 °C. Podsumowano wyniki uzyskane na obecnym etapie badań.

EN

Young’s modulus is the material constant necessary for engineering calculations related to design of refractory linings and operation of thermal units. Calculation of thermal stresses, determination of allowable heating rates of furnace linings or criterion-referenced assessment of ceramics’ resistance to thermal shocks are the examples of technical problems to be solved, requiring the knowledge of E modulus, which is usually determined by static or dynamic methods. In calculations the values of E modulus obtained at ambient temperature are frequently applied . This is where the problem arises: is it right to adopt one value of the modulus in calculations concerning a wide range of temperatures, do materials with a similar chemical and phase composition differ considerably in their E modulus values and do all the varieties of the currently applied methods for determining the modulus give equally reliable results? This article is an attempt to answer the above questions. Comprehensive investigations into 5 varieties of magnesia-chrome products having a similar content of Cr2O3 have been conducted, the dependence between Young’s modulus and temperature ranging from 20-1000 °C has been established, E values at 450 °C, 700 °C, 950 °C and 1200 °C have been determined by the static method. The results have been compared to the values determined by the resonance method at 20 °C. The results obtained at the current stage of research have been summarized.

7

Materiały ogniotrwałe korundowo-chromowe, struktura i własności

Wojsa J., Podwórny J.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

418--423

PL

Materiały ogniotrwałe z układu Al2O3-Cr2O3 posiadają szereg korzystnych własności, z których najważniejsze to odporność na działanie szeregu stopów niemetalicznych, w tym żużli oraz odporność na ścieranie. Z tego względu są one stosowane w przemyśle szklarskim, w piecach do spalania odpadów, w instalacjach zgazowania węgla oraz w metalurgii. W artykule przedstawiono wyniki badań własności materiałów korundowo-chromowych, różniących się udziałem Cr2O3 i rodzajem spoiwa. Szczególną uwagę poświęcono własnościom odpornościowym, tj. ścieralności i odporności na wstrząsy cieplne. Zamieszczono wyniki oznaczeń podstawowych własności i składu fazowego, wyjaśniono przyczynę eksplozyjnego niszczenia tworzyw zawierających brązowy elektrokorund.

EN

Refractory materials of the Al2O3-Cr2O3 system have a number of favourable properties, the major of which are resistance to the attack of acid and alkaline slags as well as abrasion resistance. For this reason they are applied in waste incinerating furnaces, coal gasification plants and thermal equipment used by the metallurgical industry, mainly in lead and copper alloy smelting processes. The article presents the results of research on corundum-chrome materials, including their abrasion resistance and thermal shock resistance. The results of investigations into the basic properties and phase compositions of materials have been presented. Moreover, an attempt has been undertaken to explain the explosive destruction of materials containing brown fused alumina. Materials characterised by enhanced thermal shock resistance were obtained and the cause of explosive destruction of materials containing brown fused alumina was explained. The obtained research results do not explicitly indicate the existence of a correlation between materials’ phase composition and their abrasion resistance.

8

Badania w dziedzinie ceramiki ogniotrwałej dla hutnictwa żelaza - świetna przeszłość i co dalej?

Suwak R., Czechowski J., Wojsa J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 11

822--825

PL

W artykule przedstawiono wpływ, jaki wywiera hutnictwo żelaza i stali na rozwój przemysłu materiałów ogniotrwałych. Podano najważniejsze osiągnięcia Instytutu Materiałów Ogniotrwałych (obecnie na prawach Oddziału w Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych) w zakresie opracowań nowych lub ulepszonych technologii spełniających oczekiwania użytkowników. Zwrócono uwagę na relację hutnictwa z przemysłem materiałów ogniotrwałych, wskazując na istotę potrzeby rewitalizacji ścisłych kontaktów Instytutu z hutnictwem żelaza i stali.

EN

The impact of iron and steel industry on the development of refractory materials has been presented in the paper. The most important achievements of the Institute of Refractories (currently on the Rights of Department at the Institute of Ceramics and Building Materials) in studies of new or improved technologies that meet user expectations have been described. Attention was paid to the relationship between steel industry and refractory industry, pointing to the need of close contacts revitalization of the Institute with the steel industry.

9

Refractories from the MgO-Al2O3-SnO2 system for metallurgical applications

Jedynak L., Wojsa J., Podwórny J., Wala T.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 1

34-39

EN

Due to the excellent corrosion resistance and high durability, chrome containing refractories are broadly used in many branches of modern industry. However, among different types of refractory waste, chrome-containing materials after service are probably the most dangerous, requiring complex and expensive treatment before further processing. Due to the potential hazards from refractory waste and changes in technical preferences of the users, the share of chromium containing materials in the total production of refractories has been systematically decreasing. Searching for the chrome-free alternatives, fundamental properties of materials from the MgO-Al2O3-SnO2 system, i.e., phase composition and thermal stability, were studied. On that basis three different kinds of SnO2-containing refractories were prepared, i.e., fired bricks, chemically bonded and hydraulically bonded materials. The microstructure and basic properties of the developed refractories were investigated. The results obtained so far seem to be promising and confirm the possibility of applying of selected materials in low temperature processes as an alternative to typically used fired magnesia-chromite products.

PL

Materiały ogniotrwałe zawierające chrom wykorzystywane są szeroko w wielu gałęziach współczesnego przemysłu w związku z ich doskonałą odpornością korozyjną i wysoką trwałością. Jednakże, wśród wielu rodzajów odpadów materiałów ogniotrwałych zużyte materiały zawierające chrom należą do najbardziej niebezpiecznych i wymagają złożonej i drogiej obróbki przed dalszym przetwarzaniem. W związku z potencjalnym ryzykiem niesionym przez odpady ogniotrwałe oraz ze zmianami w technicznych preferencjach użytkowników, udział materiałów zawierających chrom w całkowitej produkcji wyrobów ogniotrwałych systematycznie zmniejsza się. Poszukując alternatywnych, bezchromowych materiałów zbadano podstawowe właściwości materiałów z układu MgO-Al2O3-SnO2, tj. skład fazowy i stabilność termiczną. Na tej podstawie przygotowano trzy różne rodzaje materiałów ogniotrwałych zawierających SnO2, a mianowicie: cegły wypalane, materiały wiązane chemicznie i hydraulicznie. Zbadano mikrostrukturę i podstawowe właściwości opracowanych materiałów. Dotychczas uzyskane wyniki są obiecujące i potwierdzają możliwość zastosowania wybranych materiałów w procesach niskotemperaturowych, jako alternatywę dla typowo wykorzystywanych, wypalanych produktów magnezjowo-chromitowych.

10

Materiały ogniotrwałe o zredukowanych rozmiarach porów

Wojsa J., Śliwa A., Serkowski S.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 3

570-573

PL

Zaprezentowano koncepcję i możliwości wynikające z zastosowania dwóch niestandardowych operacji technologicznych, tj. Nasycania wyrobów wypalanych oraz granulowanie mas gruboziarnistych. Nasycanie materiałów zasadowych roztworami wodnymi zawierającymi wybrane sole powoduje korzystne zmiany mikrostruktury polegające na redukcji porowatości otwartej o 2-3 %, zmniejszeniu średniej średnicy i mediany rozkładu średnic porów odpowiednio o 25-40 % i 30-50 % oraz wzroście udziałów porów o średnicach mniejszych niż 10 žm kosztem porów większych. Skutkiem tych zmian jest wzrost odporności korozyjnej tworzyw. Przedstawiono dodatkowe efekty nasycania, w tym wzrost odporności na hydratację w warunkach hydrotermalnych. Na przykładzie materiału wysokoglinowego, zaczerpniętym z literatury, wskazano możliwość zastosowania operacji nasycania do zmiany reaktywności wyrobu w sposób wynikający z mechanizmu korozji. Przedstawiono wyniki badań technologicznych nad wykorzystaniem techniki granulowania mas gruboziarnistych do otrzymywania zasadowych i glinokrzemianowych formowanych materiałów mikroporowatych. Materiał magnezjowy mikroporowaty wykazał ponadto odporność na wstrząsy cieplne na poziomie 11 cykli (1000°C-woda). Nowością materiałową jest tworzywo z układu MgO-Al2O3-SnO2 mikroporowate i odporne na wstrząsy cieplne. Otrzymano materiał magnezjowo-chromitowy zawierający ok. 20 % Cr2O3, charakteryzujący się zredukowanymi rozmiarami porów i odpornością na wstrząsy cieplne wyższą o połowę od materiału wzorcowego. Wykazano, że zastosowanie nowej techniki umożliwia uzyskanie materiałów wysokoglinowych o udziale porów o średnicach poniżej 3 žm, na poziomie 70-ciu %. Wskazano podstawowe obszary stosowania nowych lub ulepszonych materiałów.

EN

The work presents a concept and possibilities resulting from the application of two non-standard technological operations, i.e. fired products impregnation and coarse-grained mix granulation. Impregnation of basic materials with water solutions containing selected salts causes favourable microstructural changes, namely the reduction of open porosity by 2-3 %, the reduction of average pore diameter and pore diameter distribution median by 25-40 % and 30-50 % respectively as well as an increase in the share of pores having diameters below 10 žm at the cost of larger pores. These changes result in enhanced corrosive resistance of products. Additional effects of impregnation have been presented, including increased resistance to hydration in hydrothermal conditions. A possibility to use this procedure for changing the reactivity of a product in a way, which results from the corrosion mechanism has been presented on the basis of a literature example of a high-alumina product. The results of technological investigations into the use of coarse-grained mix granulation technologies to obtain formed micro-porous basic and alumina-silicate materials have been presented. The microporous magnesia material additionally displayed thermal shock resistance reaching the level of 11 cycles (1000°C-water). A novelty in the field of materials is a material from the MgO-Al2O3-SnO2 system, which is microporous and resistant to thermal shocks. A magnesia-chromite material containing ca. 20 % of Cr2O3 has been obtained. It is characterised by reduced pore sizes and thermal shock resistance by 50 % higher than the standard material. It has been proved that the application of the new technology enables obtaining high-alumina materials with a 70 % share of pores having diameters less than 3 žm. Basic areas of application for the new or improved materials have been identified.

11

Badania zjawiska niesprężystości zasadowych materiałów ogniotrwałych

Podwórny J., Wojsa J.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 3

590-594

PL

Zaprezentowano wyniki badań własności sprężystych w funkcji czasu wybranych odmian zasadowych materiałów ogniotrwałych. W trakcie przeprowadzonych badań stwierdzono znaczące zmiany, sięgające w skrajnym przypadku 4 GPa, modułu sprężystości podłużnej (E) i poprzecznej (G) zachodzące w czasie kilkudziesięciu godzin. Zjawisku temu towarzyszyły zmiany tarcia wewnętrznego (Q-1), będącego miarą rozpraszania energii mechanicznej podczas ruchu drgającego badanego materiału, wywołane zachodzącymi w materiale zmianami strukturalnymi. Badaniami objęto również zmiany modułu E materiałów zasadowych po wstrząsach cieplnych w funkcji czasu. Na podstawie uzyskanych wyników, dla materiału magnezjowo-chromitowego, określono przybliżony czas relaksacji naprężeń po wstrząsach cieplnych. Uzyskane wyniki omówiono w oparciu o teorię niesprężystości materiałów i teorię tarcia wewnętrznego.

EN

The study presents the results of investigations into inelastic properties of basic refractories versus time. The investigations revealed considerable changes of shear modulus (G) and Young’s modulus (E) over a period of several hours, which in extreme cases reached 4 GPa. This phenomenon was accompanied by changes in internal friction (Q-1), being a measure of mechanical energy dissipation during oscillation of the examined material, which occurred due to structural changes in the material. Investigations were also conducted into the changes of E and G modulus of basic refractories after thermal shocks versus time. On the basis of the results obtained, approximate stress relaxation times after thermal shocks were determined for the magnesia-chrome material,. The discussion of the results has been based on the theory of inelastic material behaviour and the theory of internal friction.

12

Badania przebarwień wyrobów krzemionkowych

Wala T., Podwórny J., Czechowski J., Suwak R., Wojsa J.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 3

653-659

PL

W pracy omówiono problem przebarwień widocznych na powierzchni wypalonych wyrobów krzemionkowych i wpływu ich obecności na wybrane właściwości użytkowe. W celu wyjaśnienia przyczyn powstawania przebarwień przeprowadzono badania składu chemicznego, mikrostruktury (LM, SEM/EDS) i składu fazowego (XRD) oraz wybranych właściwości wyrobów krzemionkowych (wytrzymałość na ściskanie, ogniotrwałość pod obciążeniem, rozszerzalność termiczną). Badania mikrostruktury i składu fazowego pozwoliły ustalić, że główną przyczyną powstawania przebarwień na powierzchni wyrobów były różnice składu fazowego, związane z niejednorodnością składu chemicznego w mikroobszarach, co wiązało się z powstawaniem lokalnych eutektyk. W warunkach wypalania badanych wyrobów przebarwienia spowodowane były krystalizacją tlenków żelaza, tj. magnetytu (FeOźFe2O3), hematytu (Fe2O3) i ilmenitu (FeOźTiO2) obok wollastonitu (CaOźSiO2), oddziaływaniem temperatury i atmosfery wypalania. Badania wybranych parametrów charakteryzujących wyroby krzemionkowe wykazały, że przebarwienia nie wpływały na zmianę właściwości użytkowych. Wskazano prawdopodobną przyczynę powstawania przebarwień na powierzchni wypalanych wyrobów krzemionkowych.

EN

The study deals with the problem of discolorations visible on the surface of fired silica products and the effect of their presence on selected usable properties. In order to explain the reasons for the occurrence of discolorations, investigations into the chemical composition, microstructure (LM, SEM/EDS) and phase composition (XRD) as well as selected properties of silica products (compressive strength, refractoriness under load, thermal expansion) have been conducted. As a result of investigations into the microstructure and phase composition, it was found that the main cause of discolorations on the surface of products were differences in phase composition, related to the heterogeneity of chemical composition in microareas, which resulted in the formation of local eutectics. In the conditions of the examined products firing, discolorations were caused by the crystallization of iron oxides, i.e. magnetite (FeOźFe2O3), hematite (Fe2O3) and ilmenite (FeOźTiO2) beside wollastonite (CaOźSiO2), the infl uence of temperature and fi ring atmosphere. Investigations into selected parameters of silica products showed that discolorations did not influence their usable properties. The probable reason for the occurrence of discolorations on the surface of fi red silica products was indicated.

13

Wyłożenie ogniotrwałe pieca obrotowo-wahadłowego w Hucie Miedzi GŁOGÓW

Wojsa J., Śliwa A., Trochimowicz T., Zelik W., Darłak M., Biały R., Łaganowski M., Figiel J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 3

130-136

PL

W roku 2007 zaobserwowano zmniejszenie trwałości wyłożenia ogniotrwałego pieców obrotowo-wahadłowych w Wydziale Ołowiu Huty Miedzi GŁOGÓW. W celu wyjaśnienia przyczyn zwiększonego zużycia materiałów oraz wskazania rozwiązania tego problemu podjęty został ciąg działań o charakterze badawczym i rozwojowym, którego najważniejsze elementy są przedmiotem niniejszej publikacji. Przedstawiono charakterystykę procesu oraz zaprezentowano poglądy na mechanizm zużywania się wyrobów ogniotrwałych w urządzeniach cieplnych w metalurgii ołowiu. Sformułowano hipotezę roboczą, z której wynikał zakres badań materiałowych. Zaprezentowano wyniki analizy termodynamicznej charakteryzujące trwałość wybranych ośmiu odmian materiałów ogniotrwałych w warunkach procesu. Analiza ta umożliwiła wyodrębnienie materiałów korundowo-chromowych jako potencjalnie najbardziej odpornych chemicznie na działanie czynników metalurgicznych. Przedstawiono wyniki obliczeń charakteryzujące ekstrakcję wybranych składników materiałów zasadowych przez powstające żużle. Badania podstawowych własności wytypowanych materiałów wraz z wynikami oznaczeń ścieralności i odporności na reakcję Bella stanowiły podstawę do wyboru do próby przemysłowej dwu odmian materiałów korundowo-chromowych. Wstępne testy stosowania wyrobów w warunkach przemysłowych potwierdziły prawidłowość zastosowanych metod oraz postulowanych zmian wyłożenia ogniotrwałego pieców obrotowo-wahadłowych.

EN

In 2007 year in the Lead Plant of GŁOGÓW Copper Smelter and Refinery an appreciable decrease of durability of the rotary-rocking furnaces refractory lining was noted. To explain the reasons of the increased refractories consumption and to solve the problem of refractories some research and development activities have been undertaken. The most important elements of these actions are the subject of this paper. The characteristics of the process and opinions on the phenomena resulting in wear of refractories in thermal units of lead metallurgy have been presented. The scope of material research have resulted from adopted hypothesis concerning the main components of wear mechanism. The results of thermodynamic calculations carried out for the eight kinds of refractories have been presented. This analysis have distinguished alumina-chrome materials as potentially most resistant in conditions of the process. The results of calculations on the extraction of MgO, CaO, Al2O3 and Cr2O3 from the refractories have been shown. Investigations of basic properties of tested materials as well as the results of abrasion wear and resistance to Bell's reaction have been the base for the final selection of two brands of alumina-chrome refractories to industrial application trials. Preliminary industrial tests have confirmed the correctness both the conclusions resulting from R and D phase as well as the postulated changes of the refractory lining in rotary-rocking furnaces.

14

Bezchromowe, niewypalane materiały ogniotrwałe

Jedynak L., Wojsa J.

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych

|

2010

|

R. 3, nr 5

69-79

PL

Eliminacja niebezpiecznych odpadów, ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, jak również redukcja zużycia energii w procesie produkcyjnym należą do najważniejszych wyzwań w technologii materiałów ogniotrwałych. Jednym z efektów działań podejmowanych w tym kierunku jest rosnący udział materiałów niewypalanych w całkowitej produkcji materiałów ogniotrwałych. W celu wyeliminowania generowania niebezpiecznych odpadów od lat podejmowane są próby wskazania przyjaznych dla środowiska materiałów alternatywnych. Pomimo zakrojonych na dużą skalę poszukiwań hutnictwo metali nieżelaznych jest przemysłem, gdzie z powodów technicznych i ekonomicznych stosowanie potencjalnie niebezpiecznych materiałów ogniotrwałych zawierających chrom wydaje się być nieuniknione. Wcześniejsze prace autorów doprowadziły do opracowania nowej koncepcji bezchromowych materiałów ogniotrwałych. Uzyskane rezultaty wskazywały, że wypalane materiały z układu MgO-Al2O3-SnO2 mogą stanowić alternatywę dla wyrobów magnezjowo-chromitowych, zwłaszcza pod kątem zastosowania w niskotemperaturowych procesach metalurgicznych, np. w metalurgii miedzi. Jednak z powodu specyficznych własności i stosunkowo wysokiej ceny dwutlenku cyny, zaistniała potrzeba ograniczenia strat SnO2 w wyniku parowania tego składnika podczas wypalania wyrobów. W konsekwencji podjęto próby opracowania niewypalanych, bezchromowych materiałów ogniotrwałych z powyższego układu trójskładnikowego. W artykule przedstawione zostały najważniejsze własności opracowanych chemicznie i hydraulicznie wiązanych materiałów ogniotrwałych z układu MgO-Al2O3-SnO2. Uzyskane wyniki wskazują, że materiały te mogą znaleźć zastosowanie w wybranych aplikacjach w miejsce wykorzystywanych obecnie materiałów ogniotrwałych zawierających chrom.

EN

The elimination of dangerous wastes generation, the limitation of greenhouse gasses emission as well as reduction of the energy consumption are still the most important challenges in the technology of refractory materials. Continuously increasing share of unfired materials in the total production of refractories is one of the most visible effects. The other consequence of these challenges are the efforts aimed at the development of new, environmentally friendly, chrome-free materials. In spite of numerous attempts the non ferrous metallurgy is still the area where, due to technical and economical reasons, the application of chrome-containing refractories seems to be inevitable. The earlier works of the authors concerned the new concept of chromefree basic materials. The properties of the developed refractories suggest, that fired products based on the ternary system MgO-Al2O3-SnO2 may be considered as an alternative for magnesia-chromite bricks especially in low temperature metallurgical applications, e.g. in copper industry. However due to a specific properties and relatively high costs of tin dioxide there is necessity of SnO2 losses limitation during the firing. Accordingly attempts were undertaken to develop new, unfired, chrome-free materials. In this paper fundamental properties of chemically and hydraulically bonded materials from MgO-Al2O3-SnO2 system are presented. The results, which have been obtained so far seem to be promising, especially those concerning the application of developed unfired refractories in low temperature metallurgical processes e.g. in copper industry.

15

Wpływ wybranych dodatków na hydratację tlenku magnezu

Wojsa J.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 4

273-277

PL

Przedstawiono znaczenie hydratacji w technologii i w wybranych obszarach stosowania materiałów zasadowych. Zaprezentowano podstawowe dane dotyczące statyki i kinetyki reakcji, metody przeciwdziałania hydratacji tlenku magnezu oraz najczęściej stosowane sposoby ilościowego opisu jej efektów. Eksperymentalnie potwierdzono chemiczną inertność spineli MgAI2O4 i MgCr2O4 w warunkach hydratacji bezciśnieniowej. Zbadano wpływ czterech glikoli na hydratację MgO stwierdzając, że ich skuteczność jako inhibitorów hydratacji rośnie w sekwencji od glikolu mono-etylenowego do propylenowego. Przedstawiono wpływ soli dwusodowej EDTA na hydratację MgO oraz zweryfikowano dane literaturowe odnośnie sposobu ograniczania hydratacji poprzez wprowadzenie silikonu. Wyniki nie potwierdziły oczekiwań. Wykazano, że wolny tlenek magnezu w koklinkierze MgO-SnO2 nie ulega hydratacji, co stanowi pewną nowość poznawczą i technologiczną. Zbadano wpływ pH wodnych roztworów na hydratację MgO i uzyskano wyniki pozostające w dobrej zgodności z wynikającymi z teorii. Stwierdzono, że zmiany pH roztworów wydają się być skutecznym sposobem zwiększania stopnia hydratacji, a efektu jej ograniczania należy raczej oczekiwać wprowadzając wybrane substancje organiczne adsorbowane na powierzchni ziaren MgO, z uwzględnieniem specyfiki danej technologii.

EN

The importance of hydration in technology and in selected application areas of basic materials was shown. The thermodynamic and kinetic data of the reaction were presented. Methods of counteracting the hydration of free magnesium oxide in basic materials and the most frequently applied methods of quantitative evaluation of the effects of MgO hydration were discussed. Basing on the investigations, the chemical inertness of MgAI2O4 and MgCr2O4 spinels in the non-pressure hydration conditions was proved. The effect of four glycols on MgO hydration was analysed and it has been proved, that intensity of the reaction decreased in sequence from mono-ethylene to propylene glycol. The effect of disodium salt of EDTA on MgO hydration was described. The literature reports were experimentally verified with a negative result, regarding the limitation of MgO hydration by the introduction of silicon. The chemical inertness of free MgO in the MgO-SnO2 coclinker nas been proved, contrary to the well known magnesite-chromite materials. The effect of pH of the electrolyte water solutions on MgO hydration was explored and the results seemed to be in a good accordance with theoretical expectations. It was concluded, that the solution pH change seems to be an effective way for increasing the hydration degree, while the opposite effect should be sought through adsorption of selected organic substances, taking into consideration a specific character of the given technology.

16

Masy konstrukcyjne na trzony łukowych pieców elektrycznych

Czapka R., Wojsa J., Czapka Z.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 4

278-282

PL

Do najważniejszych czynników wpływających na zużywanie się trzonów pieców stalowniczych należą: korozja żużlowa, erozja wywołana intensywnym ruchem metalu, infiltracje metalu w szczeliny powstałe na skutek skurczu masy w wyniku spiekania, uszkodzenia mechaniczne wywołane załadunkiem złomu. W pracy przedstawiono sposoby ograniczenia działania wymienionych czynników niszczących. Ograniczenie zjawiska korozji żużlowej osiągnięto głównie przez dobór składu chemicznego w taki sposób, aby produktami reakcji między masą a żużlem były związki o temperaturach topnienia wyższych od temperatur procesu. Ograniczenie zjawiska erozji oraz skurczu masy podczas spiekania osiąga się głównie poprzez optymalny dobór składu ziarnowego, który zapewnia wysoki stopień zagęszczenia na etapie instalacji wyłożenia ogniotrwałego trzonu. Skład chemiczny oraz uziarnienie tworzywa zostało tak dobrane, aby powierzchnia robocza masy została spieczona już w stosunkowo niskich temperaturach, dzięki czemu ograniczono możliwość powstawania uszkodzeń trzonu w wyniku załadunku złomu. Materiały spełniające sformułowane wyżej warunki zastosowano na wyłożenie trzonów elektrycznych, łukowych pieców stalowniczych o pojemności 90 t, 25 t, 30 t i 140 t, pracujących w kraju i za granicą. Uzyskane wyniki trwałości są zgodne z oczekiwaniami producenta i użytkowników.

EN

Major factors, influencing the wear of steelmaking furnace bottoms, include slag corrosion, erosion caused by metal movement, metal infiltration in the fissures formed due to mass shrinkage as a result of sintering, and mechanical damage caused by scrap charge. Methods of limiting the effects of the above mentioned destructive factors have been presented. The phenomenon of slag corrosion was limited chiefly through the appropriate selection of chemical composition, so that the products of mass and slag reaction were compounds with melting temperatures higher than the process temperatures. The phenomenon of erosion and mass shrinkage during sintering can be limited mainly through optimal selection of the grain size composition, which ensured high degree of consolidation at the stage of bottom refractory lining installation. The selected chemical composition and grain composition allow the working surface of the mass to be sintered at relatively Iow temperatures, so the bottom damage due to scrap charge is reduced. Materials, fulfilling the above conditions, have been used to line the bottoms of electric-arc steelmaking furnaces having the capacity of 90 t, 25 t, 30 t and 140 t in Poland and abroad. The obtained durability results come up to the expectations of the producer and users.

17

Nowy rodzaj bezchromowych, zasadowych wyrobów ogniotrwałych

Wojsa J., Jedynak L., Podwórny J., Wala T.

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych

|

2008

|

R. 1, nr 2

67-75

PL

Ze względu na szkodliwe działanie na organizm ludzki związków chromu na +6 stopniu utlenienia, od lat prowadzone są badania mające wyeliminować tlenek chromu z technologii zasadowych materiałów ogniotrwałych. Poszukiwanie tworzyw alternatywnych umożliwiło opracowanie materiałów o zbliżonych własnościach i w perspektywie ograniczenie zakresu stosowania wyrobów zawierających chrom. Niemniej w wielu gałęziach przemysłu, a zwłaszcza w metalurgii miedzi i ołowiu, a także w niektórych procesach pozapiecowej obróbki stali, nadal stosowane są niemal wyłącznie tworzywa magnezjowo-chromitowe zawierające do ponad 30% Cr2O3. Celem podjętych badań było opracowanie nowych tworzyw ceramicznych mogących stanowić alternatywę materiałową dla klasycznych wyrobów magnezjowo-chromitowych tam, gdzie odgrywają one role dominującą, a więc w przemyśle miedziowym. W badaniach nad nowego typu tworzywami ogniotrwałymi jako składnik spinelotwórczy zastosowano kasyteryt (SnO2). Wyniki badań zależności fazowych tworzyw z układu MgO-AI2O3-SnO2 oraz podstawowych własności otrzymanych wyrobów próbnych łącznie z rezultatami laboratoryjnych testów odporności korozyjnej prezentowano we wcześniejszych publikacjach. W niniejszej pracy zaprezentowano wybrane wyniki dalszych badań własności nowych tworzyw spinelowo- i magnezjowo-cynianowych. Przedstawione rezultaty potwierdzają prawidłowość wyboru kierunku poszukiwań alternatywnych wyrobów bezchromowych, zwłaszcza do zastosowania w procesach niskotemperaturowych w metalurgii miedzi.

EN

In the last decade one of the most important objectives of many researching attempts in basic refractories was the elimination of chrome oxide due to environmental and human health protection reasons. However, there are still areas where replacement of magnesite-chrome bricks is unattainable. Accordingly attempts were undertaken to develop new materials in which the spinel creating agent was cassiterite (SnO2). Results of investigations into phase compositions of materials from MgO-AI2O3-SnO2 system and analysis of fundamental factors having an effect on its practical application as well as the results of corrosion resistance tests were presented earlier. In this paper further properties of the new, spinel- and magnesia-stannate materials were examined. The results, which have been obtained so far seem to be promising, especially those concerning the application of new refractories in low temperature processes in copper industry.

18

Badania nad możliwością zagospodarowania odpadów z procesu flotacji rud cynku i ołowiu

Lipowska B., Wojsa J.

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych

|

2008

|

R. 1, nr 1

85-92

PL

W pracy podjęto próbę określenia możliwości zestalenia odpadów z procesu flotacji rud cynku i ołowiu z jednoczesnym trwałym związaniem lub usunięciem zawartych w nich szkodliwych związków. Do zestalania wykorzystano własności wiążące składników odpadu: wiązanie za pomocą cementu Sorela oraz proces karbonizacji wodorotlenków wapnia i magnezu. Zestalany odpad poddawano granulacji lub formowano z niego kształtki na prasie hydraulicznej. Najlepsze wyniki uzyskano, formując odpowiednio spreparowany odpad pod ciśnieniem 30 MPa i poddając go działaniu CO2 w podwyższonej temperaturze. Tak zagęszczony materiał wykazuje wytrzymałość na ściskanie nie mniejszą niż 5 MPa i nie ulega rozmywaniu w wodzie. W dodatkowej obróbce termicznej odpadu toksyczne składniki zostają unieszkodliwione poprzez rozkład lub przemiany w formy nierozpuszczalne w wodzie.

EN

The aim of the research presented in this work was to establish the posssibilities of solidyfying waste from the process of zinc and lead ores' flotation with a simultaneous permanent binding or removal of the harmful compounds they contain. Solidifying properties of waste components were used, in particular binding by means of Sorel cement. and the process of calcium and magnesium hydroxides' carbonisation. The solidified waste was subjected to granulation or formed into shapes in hydraulic press. The best results were obtained when the appropriately prepared waste was subjected to pressure of 30 MPa and exposed to CO2 in an increased temperature. So condensed material is characterised by compression strength no lower than 5 MPa and does not wash in water. Owing to additionally applied thermal treatment of waste the toxic components are made harmless through decomposition or transformation into forms insoluble in water.