МЕХАНІЗМИ АДАПТАЦІЇ ПЕРИКЛАЗОШПІНЕЛЬНИХ ВОГНЕТРИВІВ ДО ТЕРМОУДАРІВ

Автор(и)

  • Сергій Логвінков Харківський національний економічний університет імені Семена Кузнеця, м. Харків, Україна, Україна
  • Оксана Борисенко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна, Україна http://orcid.org/0000-0002-2746-6797
  • Андрій Івашура Харківський національний економічний університет імені Семена Кузнеця, м. Харків, Україна, Україна https://orcid.org/0000-0002-0022-7489
  • Галина Шабанова Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна, Україна
  • Віта Шумейко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна, Україна
  • Алла Корогодська Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна, Україна https://orcid.org/0000-0002-1534-2180

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2023.02.10

Ключові слова:

периклазошпінельні вогнетриви, обертова піч, термостійкість, шпінельні фази, механізми адаптації

Анотація

У групі периклазошпінельних вогнетривів відбувається зміна динаміки попиту на магнезітохромітові та хромомагнезитові вогнетриви, у фазовому складі яких є MgCr2O4 – магнезіальнохромиста шпінель, що зумовлено екологічною небезпекою будь-яких сполук шестивалентного хрому. Зазначені причини стимулюють пошук альтернативних вогнетривів для заміни хромовмісних. Периклазошпінельні вогнетриви системи MgO – MgAl2O4 погано змочуються розплавом цементного клінкеру і футерування з них не набирає гарнісаж (обмазку), що є обов'язковою технічною вимогою. Потрібна була розробка нового виду периклазошпінельних вогнетривів на основі більш багатокомпонентних оксидних систем. При цьому повинно вирішуватися завдання забезпечення їхньої високої термостійкості. Таким чином, дослідження механізмів адаптації матеріалів системи MgO – Al2O3 – FeO – TiO2, які протидіють термічним напругам у вогнетриві, є актуальним. Розроблено новий периклазошпінельний вогнетривкий матеріал, фазовий склад якого модифікований FeO- і TiO2-вмісною заздалегідь синтезованою добавкою. Вогнетриви з розробленого матеріалу відповідають технічним вимогам, що визначають експлуатаційну надійність під час застосування для футерування високотемпературних зон обертових печей випалу портландцементного клінкеру. Термостійкість матеріалу визначається його здібностями протидіяти термічним напругам, обумовлених невільним розширенням/стисненням окремих структурних блоків матеріалу і є причиною порушення його суцільності та подальшого руйнування. Окремі механізми адаптації продемонстровано та обговорено за результатами аналізу рентгенофазових та електронномікроскопічних досліджень. Деякі з обговорених механізмів нетрадиційні для технологічної практики тугоплавких неметалевих матеріалів та доповнюють інструментарій матеріалознавців. Досягнуті результати та деякі технологічні способи забезпечення термостійкості мають ознаки універсальності та можуть застосовуватись для різних видів гетерофазних тугоплавких неметалевих матеріалів

Посилання

Montadher A. M. A case study of types of failure in refractory bricks lining. Kufa Journal of Engineering, 2011, vol. 3, no. 1, pp. 103-123.

Fan Q., Xueke D., Wengang Y., Guoqi L., Hongxia L. Research Progress of Magnesia Chrome Refractories and Their Applicationin Greenization for High Temperature Furnace. Materials Reports, 2019, vol. 33, no. 23, pp. 3882-3891, doi: 10.11896/cldb.18110166.

Goto K. Chromite in Refractories. Taikabutsu Overseas, 1997, vol. 47, no. 4, pp. 223-229, doi: 10.11456/shigenchishitsu1992.47.223.

Obregón Á., Rodríguez-Galicia J. L., López-Cuevas J., Pena P., Baudín C. MgO-CaZrO3-based refractories for cement kilns. Journal of the European Ceramic Society, 2011, vol. 31, no. 1-2, pp. 61-74, doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2010.08.020.

Liu G., Li N., Yan W., Gao C., Zhou W., Li Y. Composition and microstructure of a periclase-composite spinel brick used in the burning zone of a cement rotary kiln. Ceramics International, 2014, vol. 40, no. 6, pp. 8149-8155, doi: 10.1016/j.ceramint.2014.01.0.

Contreras J. E., Castillo G. A., Rodríguez E. A., Das T. K., Guzmán A. M. Microstructure and properties of hercynite-magnesia-calcium zirconate refractory mixtures. Materials Characterization, 2005, vol. 54, no. 4-5, pp. 354-359, doi: 10.1016/j.matchar.2004.12.005.

Ewais E. M. M., Bayoumi I. M. I. Effect of Hercynite Spinel on the Technological Properties of MCZ Products Used for Lining Cement Rotary Kilns. Refractories and Industrial Ceramics, 2019, vol. 60, no. 2, pp. 192-200, doi: 10.1007/s11148-019-00334-w.

Jiang P., Chen J., Yan M., Li B., Su J., Hou X. Morphology characterization of periclase-hercynite refractories by reaction sintering. International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials, 2015, vol. 22, no. 11, pp. 1219-1224, doi: 10.1007/s12613-015-1188-6.

Padhi L. N., Sahu P., Sahoo N., Singh S. K., Tripathy J. K. A Novel Process for Synthesis of Iron-Alumina Spinel and Its Application in Refractory for Cement Rotary Kiln. Transactions of the Indian Ceramic Society, 2017, vol. 76, no. 3, pp. 196-201, doi: 10.1080/0371750x.2017.1334597.

Moritz K., Aneziris C. G., Hesky D., Gerlach N. Magnesium aluminate spinel ceramics containing aluminum titanate for refractory applications. Journal of Ceramic Science and Technology, 2014, vol. 5, no. 2, pp. 125-130, doi: 10.4416/JCST2013-00037.

Södje J., Uhlendorf S., Klischat H.-J. Aspects of Elastification Reactions in Basic Cement Kiln Bricks. Refractories WORLDFORUM, 2013, vol. 5, no. 4, pp. 53-62.

Gonçalves G. E., Pacheco G. R. C., Brito M. A. de M., Silva S. L. C. da, Lins V. de F. C. Influence of magnesia in the infiltration of magnesia-spinel refractory bricks by different clinkers. Rem: Revista Escola de Minas, 2015, vol. 68, no. 4, pp. 409-415, doi: 10.1590/0370-44672014680117.

Borisenko O., Logvinkov S., Shabanova G., Mirgorod O. Thermodynamics of Solid-Phase Exchange Reactions Limiting the Subsolidus Structure of the System MgO-Al2O3-FeO-TiO2. Materials Science Forum Submitted, 2021, vol. 1038, pp. 177-184, doi: www.scientific.net/MSF.1038.177.

Borysenko O., Logvinkov S., Shabanova G., Pitak Y., Ivashura A., Ostapenko I. Subsolidus structure of the MgO – Al2O3 – FeO – TiO2 system. Chemistry & Chemical Technology, 2022, vol. 16, no. 3, pp. 367-376, doi: 10.23939/chcht16.03.367.

Borysenko O. M., Logvinkov S. M., Shabanova G. M., Ivashura A. A., Korohodska A. М. Thermodynamics of phase equilibria in the FeO – TiO2 – Al2O3 system. China’s Refractories, 2022, vol. 31, no. 2, pp. 40-44, doi: 10.19691/j.cnki.1004-4493.2022.02.008.

Borysenko O. M. Teoretychni osnovy tekhnolohiyi peryklazoshpinelʹnykh vohnetryviv na osnovi kompozytsiyi MgO – Al2O3 – FeO – TiO2 dlya futerivky tsementnykh pechey Theoretical foundations of the technology of periclase-spinel refractories based on the composition of MgO – Al2O3 – FeO – TiO2 for lining cement kilns. Kharkiv, 2022. 335 р.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-07-04

Як цитувати

Логвінков , С. ., Борисенко, О., Івашура , А. ., Шабанова , Г. ., Шумейко , В. ., & Корогодська , А. . (2023). МЕХАНІЗМИ АДАПТАЦІЇ ПЕРИКЛАЗОШПІНЕЛЬНИХ ВОГНЕТРИВІВ ДО ТЕРМОУДАРІВ . Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (2(16), 70–78. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2023.02.10

Номер

№ 2(16) (2023): Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях

Розділ

Хімічні та харчові технології

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Сергій Логвінков , Оксана Борисенко, Андрій Івашура , Галина Шабанова , Віта Шумейко , Алла Корогодська

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.