چکیده

در این پژوهش، تأثیر افزودن پوسته اکسید آهن و کوارتز بر سینترینگ دولومیت استخراجشده از معدن سله-اجمل در قونیه بررسی شده است. با استفاده از آنالیز حرارت افتراقی (DTA) و پراش پرتو ایکس (XRD) مشخص شد که دولومیت حاوی مقادیر بسیار ناچیزی کلسیت است. با بررسی مقاطع نازک ماده خام، توزیع همگن و اندازه ذرات مناسب برای سینترینگ تأیید گردید.

در این مطالعه مقدماتی (بخشی از پژوهش دکتری)، پودرهای کوارتز (با اندازه ذرات ۴۵– میکرون و ۹۹٪ SiO₂) و اکسید آهن (با ۹۸.۶۶٪ Fe₂O₃) به ماده خام افزوده شدند. نمونه‌ها در دماهای ۱۶۲۵°C و ۱۶۷۵°C به مدت ۲ ساعت و با نرخ گرمایش ۱۰°C/دقیقه سینتر شدند. سپس ریزساختار، چگالی توده‌ای، تخلخل ظاهری و رفتار هیدراتاسیون محصولات بهدستآمده (دولوما) ارزیابی گردید.

کلمات کلیدی: دیرگدازهای دولومیتی، دولوما، قابلیت سینترینگ، اکسید آهن

۱. مقدمه

دولومیت با ترکیب شیمیایی CaMg(CO₃)₂ یک کربنات دوگانه است که در آن CaO جزئی یا کاملاً توسط MgO جایگزین می‌شود. چگالی آن بین ۲.۷۱–۲.۹۰ گرم/سانتی‌متر³ و سختی آن در مقیاس موس ۴–۳.۴ است. در منحنی DTA، پیک MgO در ۷۰۰–۸۰۰°C و پیک CaO در ۸۰۰–۹۰۰°C ظاهر می‌شود. نقطه ذوب دولومیت تجاری بین ۱۹۲۴–۲۴۹۵°C است. رنگ آن بسته به مواد آلی موجود، از صورتی، سفید کدر، سفید-خاکستری، سیاه تا قهوه‌ای متغیر است (Chester, 1973).

در ترکیه، دیرگدازهای دولومیتی عمدتاً وارداتی هستند، در حالی که این ماده به‌وفور یافت شده و استخراج آن آسان است. ۶۰٪ تولیدکنندگان فولاد در کوره‌های قوسی از دیرگدازهای دولومیتی استفاده می‌کنند. مزایای این دیرگدازها شامل:

تولید فولاد تمیز،

مصرف کمتر به ازای هر تن فولاد،

قیمت ۵۰٪ ارزان‌تر نسبت به دیرگدازهای منیزیایی،

طول عمر بیشتر در کوره‌های فولادی.

معایب اصلی آن‌ها حساسیت به هیدراتاسیون، نیاز به نگهداری در دمای ثابت و مقاومت کم در برابر شوک حرارتی است (Güney, 1999).

۱.۱. ویژگی‌های دولوما

برای تولید دولومیت سینترشده (دولوما) به عنوان ماده اولیه دیرگداز، دولومیت خام باید دارای شرایط زیر باشد:

ناخالصی‌ها (SiO₂، Al₂O₃، MnO، Fe₂O₃) بین ۰.۵–۱.۵٪،

توزیع همگن اکسیدهای خارجی،

محتوای MgO بالاتر از ۱۸٪،

اندازه ذرات زیر ۲۰۰ میکرون،

استحکام کافی و تخلخل کم.

دولوما از طریق پخت دولومیت خردشده (۵–۲۵ میلی‌متر) در دمای بالای ۱۴۵۰°C در کوره‌های دوار یا عمودی با استفاده از زغال سنگ یا گاز طبیعی تولید می‌شود. دولوما یک ماده دیرگداز پایه با ساختار مکعبی، دانه‌بندی متراکم و حاوی ~۴۰٪ MgO و ~۶۰٪ CaO است. نقطه یوتکتیک آن ۲۳۷۰°C بوده و به دلیل حساسیت به هیدراتاسیون، فرآیند تولید و ذخیره‌سازی آن متفاوت است (Nishikawa, 1984).

۲. مواد و روش‌ها

ماده خام: دولومیت خام از معدن سله-اجمل قونیه استخراج شد.

آنالیزها: DTA و XRD نشان دادند ماده ~۹۹٪ دولومیت با مقادیر ناچیز کلسیت است (جدول ۱).

افزودنی‌ها: کوارتز (با خلوص ۹۹٪ SiO₂) و پوسته اکسید آهن (با خلوص ۹۸.۶۶٪ Fe₂O₃).)

آماده‌سازی: مخلوط‌سازی مواد با نسبت‌های مشخص، خشک‌کردن در ۱۱۰°C به مدت ۲ ساعت.

سینترینگ: در دمای ۱۶۲۵°C و ۱۶۷۵°C به مدت ۲ ساعت در اتمسفر هوا.

آنالیز محصولات: چگالی توده‌ای، تخلخل ظاهری طبق استاندارد (TS 4633)، رفتار هیدراتاسیون، XRD و SEM.

۳. نتایج و بحث

تأثیر دما: افزایش دما منجر به افزایش چگالی و کاهش تخلخل و هیدراتاسیون شد (جدول ۲).

تأثیر افزودنی‌ها:

پوسته اکسید آهن (Fe₂O₃): تشکیل فاز پریکلاز (MgO) را افزایش داده و هیدراتاسیون را کاهش داد.

کوارتز (SiO₂): موجب ایجاد ترک در ریزساختار (شکل‌های ۴ و ۵) و افزایش حساسیت به هیدراتاسیون شد.

بهترین نتایج در ۱۶۷۵°C با افزودن پوسته اکسید آهن مشاهده شد (رشد بهینه پریکلاز و کاهش CaO آزاد.

جدول ۲. نتایج سینترینگ نمونه‌ها

۴. نتیجه‌گیری و پیشنهادها

در مطالعه انجام‌شده، مشاهده شد که افزودن پوسته اکسید آهن تأثیر مثبتی بر کاهش دمای زینترینگ و مقاومت در برابر هیدراتاسیون دارد. بر اساس این نتیجه، رفتار افزودن می‌اسکیل در دمای زینترینگ بالاتر مورد بررسی قرار خواهد گرفت. به این ترتیب، دولومیت‌های محلی در تولید دیرگدازهای مناسب—به‌ویژه برای فرآیندهای تولید فولاد تمیز—مورد استفاده قرار خواهند گرفت و سود اقتصادی مثبتی حاصل خواهد شد.

افزودن پوسته اکسید آهن دمای سینترینگ را کاهش داده و مقاومت به هیدراتاسیون را بهبود می‌بخشد.

افزودن کوارتز اثر منفی بر هیدراتاسیون دارد و موجب تضعیف ساختار می‌شود.

پیوست :

THE INFLUENCE OF MILL SCALE AND QUARTZ INTO SINTERING OF KONYA