.png)
.png)
Послать статью по эл. почте 
Возможность использования материалов, активированных щелочами, в качестве связующего для огнеупорных бетонов
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2021-7-26-32
Аннотация
Цель настоящего исследования ― изучение возможности использования шлака, активированного щелочами, в качестве единственного связующего для огнеупорных бетонов. Образцы огнеупорных бетонов обжигали при 850, 1100 и 1300 °C. Минеральный состав образцов исследовали с применением рентгеновской дифракции (XRD), микроструктуру ― с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). Кроме того, были изучены характеристики спекания бетонов, их механические свойства, а также такие показатели, как изменение линейных размеров (PLC), температура деформации под нагрузкой (RUL) и термостойкость (TSR). Характеристики спекания и механические свойства бетонов исследовали в зависимости от их температуры обжига. Огнеупорные бетоны на основе геополимеров обладают значительным PLC только при 1300 °С; максимальный показатель PLC (0,56 %) наблюдается под нагрузкой и при повышении температуры. Кроме того, огнеупорные бетоны имеют хороший показатель TSR (до 15 термоциклов). По данным рентгенофазового анализа (РФА), в обожженных бетонах присутствуют помимо основных фаз, содержащихся в заполнителях, легкоплавкие фазы, образующиеся при 850 и 1100 °C. Очевидно, при повышении температуры происходит образование гибонита и анортита. При 110 °C появляется игловидная структура, внедренная в стекловидную матрицу, но пластинчатая структура гибонита обнаруживается при более высоких температурах. В целом результаты РФА показали, что изготовленный из шлака цемент, активированный щелочами, является перспективным связующим для огнеупорных бетонов.
Об авторах
А. Абдель-АзимЕгипет
Каир
Э. Эвайс
Египет
Каир
С. Эль-Гамаль
Египет
Каир
А. Меавад
Египет
Каир
Список литературы
1. Luz, A. P. Mullite-based refractory castable engineering for the petrochemical industry / A. P. Luz, A. B. Silva Neto, T. Santos [et al.] // Ceram. Int. ― 2013. ― Vol. 39, № 8. ― Р. 9063‒9070. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.05.001.
2. Singh, A. K. Nano mullite bonded refractory castable composition for high temperature applications / A. K. Singh, R. Sarkar // Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 42, № 11. ― Р. 12937‒12945. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.05.066.
3. Nandi, D. N. Future trends in application of monolithic refractories in the cement industry / D. N. Nandi // Trans. Indian Ceram. Soc. ― 1983. ― Vol. 42, № 6. ― P. 164‒168. https://doi.org/10.1080/0371750X.1983.10822658.
4. Nouri-Khezrabad, M. Nano-bonded refractory castables / M. Nouri-Khezrabad, M. A. L. Braulio, V. C. Pandolfelli [et al.] // Ceram. Int. ― 2013. ― Vol. 39, № 4. ― P. 3479‒3497. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.11.028.
5. Berjonneau, J. The development of a thermodynamic model for Al2O3‒MgO refractory castable corrosion by secondary metallurgy steel ladle slags / J. Berjonneau, P. Prigent, J. Poirier // Ceram. Int. ― 2009. ― Vol. 35, № 2. ― P. 623‒635. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2008.04.002.
6. Lee, W. E. Castable refractory concretes / W. E. Lee, W. Vieira, S. Zhang [et al.] // Int. Mater. Rev. ― 2001. ― Vol. 46, № 3. ― P. 145‒167. https://doi.org/10.1179/095066001101528439.
7. Zare, S. Improving in situ spinel refractory castables using a novel binder / S. Zare, A. Monshi, A. Saidi // Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 42, № 5. ― P. 5885‒5896. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.12.134.
8. Luz, A. P. MgO fumes as a potential binder for in situ spinel containing refractory castables / A. P. Luz, L. B. Consoni, C. Pagliosa [et al.] // Ceram. Int. ― 2018. ― Vol. 44, № 13. ― P. 15453‒15463. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.05.201.
9. Hossain, S. S. Waste rice husk ash derived sol: а potential binder in high alumina refractory castables as a replacement of hydraulic binder / S. S. Hossain, P. K. Roy // J. Alloys Compd. ― 2020. ― Vol. 817. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152806.
10. Yang, S. Improved corrosion resistance of Al2O3‒ SiC‒C castables through in situ carbon containing aluminate cement as binder / S. Yang, G. Xiao, D. Ding [et al.] // Int. J. Appl. Ceram. Technol. ― 2020. ― Vol. 17, № 3. ― P. 1044‒1051. https://doi.org/10.1111/ijac.13474.
11. Davidovits, J. Geopolymers: Ceramic-like inorganic polymers / J. Davidovits // J. Ceram. Sci. Technol. ― 2017. ― Vol. 8, № 3. ― P. 335‒350. https://doi.org/10.4416/JCST2017-00038.
12. Davidovits, J. Geopolymer cements to minimize carbon dioxide greenhouse warming / J. Davidovits // Ceram. Trans. ― 1993. ― Vol. 37, № 1. ― P. 165‒182.
13. Chen, X. Method to stop geopolymer reaction / X. Chen, A. Meawad, L. J. Struble // J. Am. Ceram. Soc. ― 2014. ― Vol. 97, № 10. ― P. 3270‒3275. https://doi.org/10.1111/jace.13071.
14. Matsuda, A. Reaction, phases, and microstructure of fly ash-based alkali-activated materials / A. Matsuda, I. Maruyama, A. Meawad [et al.] // J. Adv. Concr. Technol. ― 2019. ― Vol. 17, № 3. ― P. 93‒101. https://doi.org/10.3151/jact.17.93.
15. Ma, C. Preparation of cleaner one-part geopolymer by investigating different types of commercial sodium metasilicate in China / C. Ma, G. Long, Y. Shi, Y. Xie // J. Clean. Prod. ― 2018. ― Vol. 201. ― P. 636‒647. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.08.060.
16. Ma, C. Properties and characterization of green one-part geopolymer activated by composite activators / C. Ma, B. Zhao, S. Guo [et al.] // J. Clean. Prod. ― 2019. ― Vol. 220. ― P. 188‒199. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.159.
17. Nematollahi, B. Synthesis of heat and ambient cured one-part geopolymer mixes with different grades of sodium silicate / B. Nematollahi, J. Sanjayan, F. U. A. Shaikh // Ceram. Int. ― 2015. ― Vol. 41, № 4. ― P. 5696‒5704. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.12.154.
18. Worldsteel Association. Retrieved September 15, 2017 from http://www.worldsteel.org/statistics/crudesteelproduction.html. 2016 (SUPPL. 4/3).
19. Dung, N. T. Cementitious properties and microstructure of an innovative slag eco-binder / N. T. Dung, T. P. Chang, C. T. Chen, T. R. Yang // Mater. Struct. Constr. ― 2016. ― Vol. 49, № 5. ― P. 2009‒2024. https://doi.org/10.1617/s11527-015-0630-6.
20. Hung, C. C. Effect of mixture variables on durability for alkali-activated slag cementitious / C. C. Hung, Y. C. Wu, W. T. Lin [et al.] // Materials (Basel). ― 2018. ― Vol. 11, № 11. https://doi.org/10.3390/ma11112252.
21. Zhang, Q. Influence of different activators on microstructure and strength of alkali-activated nickel slag cementitious materials / Q. Zhang, T. Ji, Z. Yang, C. Wang, H. Wu // Constr. Build. Mater. ― 2020. ― Vol. 235. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117449.
22. Zhu, G. Study on cementitious properties of steel slag / G. Zhu, Y. Hao, C. Xia [et al.] // J. Min. Metall. Sect. B. Metall. ― 2013. ― Vol. 49, № 2. ― P. 217‒224. https://doi.org/10.2298/JMMB120810006Z.
23. Qiang, W. Influence of classified steel slag with particle sizes smaller than 20 μm on the properties of cement and concrete / W. Qiang, S. Mengxiao, Y. Jun // Constr. Build. Mater. ― 2016. ― Vol. 123. ― P. 601‒610. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.07.042.
24. Li, Z. B. Powder characteristics and cementitious properties of steel slag used as supplementary cementitious materials / Z. B. Li, T. S. He, X. G. Zhao, S. Y. Zhao // Mater. Sci. Forum. ― 2017. ― Vol. 893 MSF. ― P. 384‒388. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.893.384.
25. Jiao, H. Zh. Cementitious property of NaAlO2- activated Ge slag as cement supplement / H. Zh. Jiao, S. F. Wang, A. X. Wu [et al.] // Int. J. Miner. Metall. Mater. ― 2019. ― Vol. 26, № 12. ― P. 1594‒1603. https://doi.org/10.1007/s12613-019-1901-y.
26. San-José, J. T. The performance of steel-making slag concretes in the hardened state / J. T. San-José, I. Vegas, I. Arribas, I. Marcos // Mater. Des. ― 2014. ― Vol. 60. ―P. 612‒619. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.04.030.
27. Coppola, L. Electric arc furnace granulated slag for sustainable concrete / L. Coppola, A. Buoso, D. Coffetti [et al.] // Constr. Build. Mater. ― 2016. ― Vol. 123. ― P. 115‒119. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.06.142.
28. Wang, Q. Influence of steel slag on mechanical properties and durability of concrete / Q. Wang, P. Yan, J. Yang, B. Zhang // Constr. Build. Mater. ― 2013. ― Vol. 47. ― P. 1414‒1420. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.06.044.
29. Dinger, D. Particle packing. III. Discrete versus continuous particle sizes / D. Dinger, J. Funk // Interceram. ― 1992. ― Vol. 41, № 5. ― P. 332‒334.
30. ASTM C860-15. Standard Test Method for Determining the Consistency of Refractory Castable Using the Ball-In-Hand Test, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org. 2019.
31. ASTM C20-00. Standard Test Methods for Apparent Porosity, Water Absorption, Apparent Specific Gravity, and Bulk Density of Burned Refractory Brick and Shapes by Boiling Water, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org. 2015.
32. ASTM C133-97. Standard Test Methods for Cold Crushing Strength and Modulus of Rupture of Refractories, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org. 2015.
33. ASTM C113-14. Standard Test Method for Reheat Change of Refractory Brick, ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org. 2019.
34. ASTM C1525-18. Standard Test Method for Determination of Thermal Shock Resistance for Advanced, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2018, www.astm.org. 2018.
35. ISO 1893:2007.Refractory products ― Determination of refractoriness under load ―Differential method with rising temperature). 1989.
36. Cheng, X. Fabrication and characterization of anorthitebased ceramic using mineral raw materials / X. Cheng, S. Ke, Q. Wang [et al.] // Ceram. Int. ― 2012. ― Vol. 38, № 4. ― P. 3227‒3235. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.12.028.
37. Capoglu, A. A novel low-clay translucent whiteware based on anorthite / A. Capoglu // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2011. ― Vol. 31, № 3. ― P. 321‒329. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.10.004.
38. Otroj, S. Microstructure and phase evolution of alumina-spinel self-flowing refractory castables containing nano-alumina particles / S. Otroj, A. Daghighi // Ceram. Int. ― 2011. ― Vol. 37, № 3. ― P. 1003‒1009. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2010.11.013.
39. Kumar, P. H. Implementation of industrial waste ferrochrome slag in conventional and low cement castables: effect of microsilica addition / P. H. Kumar, A. Srivastava, V. Kumar [et al.] // J. Asian Ceram. Soc. ― 2014. ― Vol. 2, № 2. ― P. 169‒175. https://doi.org/10.1016/j.jascer.2014.03.004.
40. Tunç, T. The effects of mechanical activation on the sintering and microstructural properties of cordierite produced from natural zeolite / T. Tunç, A. Ş. Demirkiran // Powder Technol. ― 2014. ― Vol. 260. ― P. 7‒14. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.03.069.
41. Lamara, S. Effect of temperature and magnesia on phase transformation kinetics in stoichiometric and non-stoichiometric cordierite ceramics prepared from kaolinite precursors / S. Lamara, D. Redaoui, F. Sahnoune, N. Saheb // J. Therm. Anal. Calorim. ― 2019. ― Vol. 137, № 1. ― P. 11‒23. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7923-2.
42. Feng, D. Thermal activation of albite for the synthesis of one-part mix geopolymers / D. Feng, J. L. Provis, J. S. J. Van Deventer // J. Am. Ceram. Soc. ― 2012. ― Vol. 95, № 2. ― P. 565‒572. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04925.x.
43. Abbasian, A. R. Effect of deflocculants on microsilica containing ultra low cement Al2O3‒SiC refractory castable / A. R. Abbasian, M. R. Rahimipour, H. Nouranian [et al.] // Ind. Ceram. ― 2010. ― Vol. 30, № 2. ― Р. 113‒119.
44. Ewais, Emad Mohamed M. Refractory castables based on SiC slab waste / Emad Mohamed M. Ewais, Nagy M. Khalil // J. Ceram.Soc.Jpn. ― 2010. ― Vol. 118, № 2. ― P. 122‒127.
Дополнительные файлы
Для цитирования: Абдель-Азим А., Эвайс Э., Эль-Гамаль С., Меавад А. Возможность использования материалов, активированных щелочами, в качестве связующего для огнеупорных бетонов. Новые огнеупоры. 2021;1(7):26-32. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2021-7-26-32
For citation: Abdel-Aziem A., Ewais E., El-Gamal S., Meawad A. Feasibility of alkali-activated materials as a binder for refractory castables. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2021;1(7):26-32. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2021-7-26-32
Обратные ссылки
- Обратные ссылки не определены.