Vylepšení vlastností forsteritové keramiky přidáním elektrárenského popílku

Enhancement of properties of forsterite ceramics by addition of fly ash

article in a collection out of WoS and Scopus

Czech

Žáruvzdorná forsteritová keramika se převážně využívá v cementářském a metalurgickém průmyslu jako vyzdívka rotačních a metalurgických pecí pro svou vysokou žáruvzdornost až 1850 °C. Další významnou vlastností forsteritu je jeho koeficient délkové teplotní roztažnosti, díky kterému se využívá v elektrotechnickém průmyslu pro spojení keramiky s kovem. Přidání oxidu hlinitého do surovinové směsi vede ke vzniku hořečnato-hlinitého spinelu (MgO·Al2O3), který zlepšuje slinování a mechanické vlastnosti forsteritové keramiky. Levným zdrojem oxidu hlinitého je elektrárenský popílek. Využití popílku, jež je sekundárním energetickým produktem uhelných elektráren, je důležité pro životní prostředí a udržitelný rozvoj. Tento článek se zabývá vlivem popílku v surovinové směsi na výsledné vlastnosti vypálené žáruvzdorné spinel-forsteritové keramiky v porovnání s čistou žárovzdornou forsteritovou keramikou. Rentgenová difrakční analýza byla použita pro stanovení mineralogického složení a rastrovací elektronový mikroskop (SEM) pro stanovení morfologie krystalických fází. Na vypálených zkušebních vzorcích byla také stanovena žáruvzdornost, únosnost v žáru, odolnost proti změnám teplot, nasákavost, pórovitost, koeficient délkové teplotní roztažnosti a pevnost v tahu za ohybu. Výsledky zkoušek ukázaly, že přítomnost hořečnato-hlinitého spinelu zlepšila slinování, objemovou hmotnost, mikrostrukturu, odolnost proti změnám teplot a mechanické vlastnosti v porovnání s čistou forsteritovou žáruvzdornou keramikou.

Forsterite refractory ceramics is largely used in cement and metallurgical industries as a lining of the rotary kilns and metallurgical furnaces for its high refractoriness of 1850°C. Another significant property of forsterite is its linear thermal expansion coefficient which is used in electrotechnical industry for ceramic-metal joints. Addition of aluminium oxide into the raw material mixture results in creation of magnesium-alumina spinel (MgO·Al2O3) which improves sintering and mechanical properties of forsterite ceramics. Inexpensive source of aluminium oxide is fly ash. Utilization of fly ash, secondary energetic product of coal-burning power plants, is important for the environment and sustainable development. This paper evaluated the influence of fly ash in the raw material mixtures on resulting properties of fired spinel-forsterite refractory ceramic body in comparison with pure forsterite refractory ceramics. X-ray diffraction analysis was used to determine mineralogical composition and scanning electron microscopy (SEM) to determine the morphology of crystal phases. Refractoriness of pyrometric cones, refractoriness under load, thermal shock resistance, water absorption, porosity, coefficient of linear thermal expansion and modulus of rupture were also determined on fired test samples. Test results showed that presence of magnesium-alumina spinel improved sintering, bulk density, microstructure, thermal shock resistance and mechanical properties in comparison with pure forsterite refractory ceramics.

Forsterit, spinel, popílek, žáruvzdorná keramika, slinování

Forsterite, spinel, fly ash, refractory ceramics, sintering

NGUYEN, M.; SOKOLÁŘ, R.

23. 1. 2020

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební

Brno

978-80-86433-73-8

Juniorstav 2020 Sborník příspěvků

1

632

638

7

http://www.juniorstav.cz/wp-content/uploads/2020/01/Sborn%C3%ADk_JUNIORSTAV_2020_TISKUvodni-page.pdf