Использование отходов от демонтажа стекловаренных печей для синтеза высокопрочной алюмоцирконийсиликатной матрицы с низким содержанием цемента


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-1-26-34

Полный текст:




Аннотация

Низкоцементные алюмоцирконийсиликатные матрицы, обладающие очень высокой огнеупорностью, впервые были получены из промышленных отходов от демонтажа стекловаренных печей. Мелкодисперсные матричные смеси с соотношением Al2O3/SiO2 от 1 до 3 были сформированы из тонкодисперсных порошков с размером частиц менее 500 мкм, кальцинированного Al2O3, огнеупорного цемента и микрокремнезема. Полученные шихты были смешаны с водой, отлиты в формы, извлечены из них, высушены и обожжены при разных температурах. Было обнаружено, что смесь с Al2O3/SiO2 = 3 обладает максимальными прочностью (~ 132 МПа) и плотностью (2,76 г/см3 ) и самой низкой пористостью (1,42 об. %) при 1375 °C. Огнеупорная смесь с Al2O3/SiO2 = 3 может применяться в качестве матрицы низкоцементных огнеупорных бетонов для футеровки некоторых зон цементных печей при эксплуатации до 1375 о С.


Об авторах

Ибрагим М. И. Байоуми
Центральный металлургический научно-исследовательский институт (CMRDI), отделение огнеупоров и керамических материалов; Университет Суэцкого канала, факультет естественных наук, кафедра химии
Египет

Каир, 

Исмаилия



Ахмед А. М. Эль-Амир
Центральный металлургический научно-исследовательский институт (CMRDI), отделение огнеупоров и керамических материалов
Египет

Каир



Сабри А. Эль-Кораши
Университет Суэцкого канала, факультет естественных наук, кафедра химии
Египет

Исмаилия



Нассер Х. Шалаби
Египетский научно-исследовательский институт нефти
Египет

Каир



Эмад М.М. Эвайс
Центральный металлургический научно-исследовательский институт (CMRDI), отделение огнеупоров и керамических материалов
Египет

Каир



Список литературы

1. X. Liu, F. Chen, Upgrading castable performance through matrix optimization, Naihuo Cailiao/ Refractories. 37 (2003) 14. https://www.almatis.com/media/umbngrjc/upgrading-castable-performancethrough-matrix-optimization.pdf

2. J. Kiennemann, E. Chabas, C. Ulrich, D. Dumont, the Role of Granulometry and Additives in Optimising the Alumina Matrix in Low Cement Castables ., 1 (2017) 2–5.

3. H. Peng, J. Liu, Q. Wang, Y. Li, Improvement in Slag Resistance of No-Cement Refractory Castables by Matrix Design, Ceramics. 3 (2020) 31–39. https://doi.org/10.3390/ceramics3010004.

4. I.M.I. Bayoumi, E.M.M. Ewais, A.A.M. El-Amir, Rheology of refractory concrete: An article review, Bol. La Soc. Esp. Ceram. y Vidr. (2021). https://doi.org/10.1016/j.bsecv.2021.03.003.

5. M. Nouri-Khezrabad, M.A.L. Braulio, V.C. Pandolfelli, F. Golestani-Fard, H.R. Rezaie, Nanobonded refractory castables, Ceram. Int. 39 (2013) 3479– 3497. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.11.028.

6. W.E. Lee, W. Vieira, S. Zhang, K. Ghanbari Ahari, H. Sarpoolaky, C. Parr, Castable refractory concretes, Int. Mater. Rev. 46 (2001) 145–167. https://doi.org/10.1179/095066001101528439.

7. S.I. Bae, S. Baik, Sintering and grain growth of ultrapure alumina, J. Mater. Sci. 28 (1993) 4197–4204. https://doi.org/10.1007/BF00351254.

8. P. Rodrigo, P.B.-I.J. of H.T. Ceramics, U. 1985, High purity mullite ceramics by reaction sintering, Elsevier. (n.d.). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0267376285900220

9. D.J. Green, An Introduction to the Mechanical Properties of Ceramics, 1998. https://doi.org/10.1017/cbo9780511623103.

10. F. Cardarelli, Materials handbook, 2018. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-3-319-38925-7.pdf

11. H. Majidian, L. Nikzad, H. Eslami-Shahed, T. Ebadzadeh, Phase Evolution, Microstructure, and Mechanical Properties of Alumina–Mullite–Zirconia Composites Prepared by Iranian Andalusite, Int. J. Appl. Ceram. Technol. 13 (2016) 1024–1032. https://doi.org/10.1111/ijac.12582.

12. F. Sahnoune, N. Saheb, Mechanical behavior of mullite-zirconia composites, EPJ Web Conf. 6 (2010) 6–11. https://doi.org/10.1051/epjconf/20100620005.

13. M.F. Zawrah, Effect of zircon additions on low and ultra-low cement alumina and bauxite castables, Ceram. Int. 33 (2007) 751–759. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2005.12.019.

14. C. Aksel, Mechanical properties and thermal shock behaviour of alumina-mullite-zirconia and aluminamullite refractory materials by slip casting, Ceram. Int. 29 (2003) 311–316. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(02)00139-6.

15. C. Aksel, The microstructural features of an alumina-mullite-zirconia refractory material corroded by molten glass, Ceram. Int. 29 (2003) 305–309. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(02)00137-2.

16. R. Sarkar, Effect of different mullite precursors on the properties of low cement high alumina castable CALCIUM PHOSPHATE BASED MACHINABLE BIOCERAMICS View project Nano carbon containing refractory View project, 2011. https://www.researchgate.net/publication/272792463

17. B.Y. Ma, Y. Li, S.G. Cui, Y.C. Zhai, Preparation and sintering properties of zirconia-mullite-corundum composites using fly ash and zircon, Trans. Nonferrous Met. Soc. China (English Ed. 20 (2010) 2331–2335. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(10)60650-4.

18. S. Student, C. On, Synthesis and Characterazation of the Mullite-Zirconia Composite Material, (2016) 547– 556.

19. G.I.V. Carbajal, J.L.R. Galicia, J.C.R. Ángeles, J.L. Cuevas, C.A.G. Chavarría, Microstructure and mechanical behavior of alumina-zirconia-mullite refractory materials, Ceram. Int. 38 (2012) 1617–1625. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.09.051.

20. P. Kumar, M. Nath, A. Ghosh, H.S. Tripathi, Synthesis and characterization of mullite-zirconia composites by reaction sintering of zircon flour and sillimanite beach sand, Bull. Mater. Sci. 38 (2015) 1539– 1544. https://doi.org/10.1007/s12034-015-0890-3.

21. T. Ebadzadeh, E. Ghasemi, Effect of TiO2 addition on the stability of t-ZrO2 in mullite-ZrO2 composites prepared from various starting materials, Ceram. Int. 28 (2002) 447–450. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(01)00117-1.

22. S. Ding, S. Zhu, Y.P. Zeng, D. Jiang, Fabrication of mullite-bonded porous silicon carbide ceramics by in situ reaction bonding, J. Eur. Ceram. Soc. 27 (2007) 2095–2102. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2006.06.003.

23. J. Zhang, S. Yan, X. Liu, Q. Jia, X. Li, H. Guo, Effect of microsilica on the properties of bauxite-andalusite based castables at the presence of colloidal silica as binder, 14th Bienn. Worldw. Congr. Unified Int. Tech. Conf. Refract. UNITECR 2015, Conjunction with 58th Int. Colloq. Refract. (2015).

24. V. GARNIER, H. BELHOUCHET, Characterization of mullite-zirconia composites prepared from various starting alumina phases, Verres Céramiques Compos. 1 (2011) 16–24.

25. C. Zanelli, M. Dondi, M. Raimondo, G. Guarini, Phase composition of alumina-mullite-zirconia refractory materials, J. Eur. Ceram. Soc. 30 (2010) 29–35. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2009.07.016.

26. A.P. Silva, D.G. Pinto, A.M. Segadães, T.C. Devezas, Designing particle sizing and packing for flowability and sintered mechanical strength, J. Eur. Ceram. Soc. 30 (2010) 2955–2962. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2009.12.017.

27. R. Sarkar, A.D. Samant, Study on the Effect of Deflocculant Variation in High-Alumina Low-Cement Castable, Interceram - Int. Ceram. Rev. 65 (2016) 28–34. https://doi.org/10.1007/bf03401184.

28. K. Tabit, H. Hajjou, M. Waqif, L. Saâdi, Effect of CaO/SiO2 ratio on phase transformation and properties of anorthite-based ceramics from coal fly ash and steel slag, Ceram. Int. 46 (2020) 7550–7558. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.254.

29. A. Harabi, S. Zaiou, A. Guechi, L. Foughali, E. Harabi, N.E. Karboua, S. Zouai, F.Z. Mezahi, F. Guerfa, Mechanical properties of anorthite based ceramics prepared from kaolin DD2 and calcite, Ceramica. 63 (2017) 311–317. https://doi.org/10.1590/0366-69132017633672020.

30. E.A. Firoozjaei, A. Saidi, A. Monshi, P. Koshy, The effect of microsilica and refractory cement content on the properties of andalusite based Low Cement Castables used in aluminum casthouse, Cerâmica. 56 (2010) 411– 421. https://doi.org/10.1590/s0366-69132010000400016.

31. J. Dávalos, A. Bonilla, M.A. Villaquirán-Caicedo, R.M. de Gutiérrez, J.M. Rincón, Preparation of glassceramic materials from coal ash and rice husk ash: Microstructural, physical and mechanical properties, Bol. La Soc. Esp. Ceram. y Vidr. (2020). https://doi.org/10.1016/j.bsecv.2020.02.002.

32. M.F.M. Zawrah, N.M. Khalil, Effect of mullite formation on properties of refractory castables, Ceram. Int. 27 (2001) 689–694. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(01)00021-9.

33. S. Papatzani, K. Paine, A Step by Step Methodology for Building Sustainable Cementitious Matrices, Appl. Sci. 10 (2020) 2955. https://doi.org/10.3390/app10082955.

34. B.F. Slag, C. Strength, C. Paste, G. Granu-, O.P. Cement, D.K. Panesar, Cement-Matrix Composites, (2019).

35. C. Toy, O.J. Whittemore, Phosphate bonding with several calcined aluminas, Ceram. Int. 15 (1989) 167–171. https://doi.org/10.1016/0272-8842(89)90012-6.

36. C. Toy, O.J. Whittemore, Phosphate bonding with several calcined aluminas, Ceram. Int. 15 (1989) 167–171. https://doi.org/10.1016/0272-8842(89)90012-6.

37. T.C. Holland, Silica Fume User’s Manual, Silica Fume Association and United States Department of Transportation Federal Highway Administration Technical Report FHWA-IF-05-016, 2005. http://www.silicafume.org/pdf/silicafume-users-manual.pdf

38. S. SOmiya, L.C. Dejonghe, M.N. Rahaman, Handbook of Advanced Ceramics 4.1 Sintering of Ceramics, i (2003).

39. Anonimo, Sintering : Grain Boundaries, Interfaces, and Porosity, Am. Ceram. Soc. (2014) 1–19.

40. C.B. Carter, M.G. Norton, C.B. Carter, M.G. Norton, Sintering and Grain Growth, Ceram. Mater. (2013) 439–456. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-3523-5_24.

41. A.A.M. El-Amir, M. Abdelgawad, S. Li, E.M.M. Ewais, S.M.A. El-Gamal, Effect of waste-derived MA spinel on sintering and stabilization behavior of partially stabilized double phase zirconia, Int. J. Appl. Ceram. Technol. 18 (2021) 203–212. https://doi.org/10.1111/ ijac.13628.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Байоуми И.М., Эль-Амир А.А., Эль-Кораши С.А., Шалаби Н.Х., Эвайс Э.М. Использование отходов от демонтажа стекловаренных печей для синтеза высокопрочной алюмоцирконийсиликатной матрицы с низким содержанием цемента. Новые огнеупоры. 2022;(1):26-34. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-1-26-34

For citation: Bayoumi I.M., El-Amir A.A., El-korashy S.A., Shalaby N.H., Ewais E.M. Utilization of demolished waste of glass kilns for the synthesis of high-strength, low-cement alumina-zirconia-silica refractory matrix. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2022;(1):26-34. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-1-26-34

Просмотров: 196

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)