مطالعه تجربی استفاده از آجرهای اسپینل ضایعاتی منیزیم-آلومینا برای تهیه آجرهای غیرسوخت

در این مقاله از سرباره فولادی ضایعات آجر اسپینل منیزیا- آلومینا و ضایعات اسپینل منیزیا- آلومینا به عنوان مواد اولیه اصلی و سیمان برای تهیه آجرهای نسوخته استفاده شده است. برای به دست آوردن پارامترهای فرآیند بهینه، می تواند مرجع فنی برای استفاده کلی از مواد نسوز پس از استفاده فراهم کند.
تست
1.1 مواد اولیه
سرباره فولادی و ضایعات منیزیم-آلومینیوم اسپینل پس از جداسازی، برش و دسته بندی توسط ابزارهایی مانند چکش و ماشین های برش به دست می آیند.
(1) جداسازی سرباره فولاد: پس از خرد کردن، آسیاب گلوله ای و غربالگری، سه مشخصات مختلف 0-1، 1-3 و 3-5 میلی متر به دست می آید. از آنجا که مواد خام سرباره فولادی باریکه شده 1-3 میلی متر و 3-5 میلی متر می توانند به عنوان اسکلت در آجر نسوخته عمل کنند و نقش حمایت کننده داشته باشند، استحکام آجر نسوخته را بهبود بخشند و هزینه ساخت آجر را کاهش دهند. ، بنابراین ماسه طبیعی به نسبت اضافه نمی شود. ترکیب شیمیایی سرباره فولادی عریان شده در جدول 1 نشان داده شده است. مشاهده می شود که مواد اولیه سرباره فولادی نواری، سرباره فولادی از نوع پرآهن (Fe2O3) و نوع ماسه بالا (SiO2) و فازهای اصلی این سرباره است. سرباره فولادی صاف شده فاز سیلیکات دی کلسیم و فاز اکسید کلسیم آزاد است. ساختار لایه ای متخلخل و متراکم نیست، شبیه به ریزساختار خاک رس است، بنابراین می تواند جایگزین خاک رس برای تولید آجرهای غیر سوزان شود. تجزیه و تحلیل EDS نشان می دهد که عناصر اصلی سرباره فولاد لایه برداری شده Si، Mg، Al، Ca، Fe و غیره هستند.
(2) ضایعات اسپینل منیزیا-آلومینیوم: پس از آسیاب گلوله ای از یک 45-الک مشبک عبور دهید تا اطمینان حاصل شود که اندازه ذرات ماده خام نمونه کمتر از 0.5 نانومتر است. اجزای اصلی ضایعات منیزیم-آلومینیوم اسپینل Al2O3 و MgO هستند. پس از تجزیه و تحلیل، می توان نتیجه گرفت که فازهای اصلی اسپینل منیزیم-آلومینیوم زباله، فاز پریکلاز و فاز اسپینل منیزیا-آلومینیوم هستند. می توان مشاهده کرد که ضایعات منیزیا-آلومینیوم اسپینل یک ساختار لایه ای است. از طریق تجزیه و تحلیل طیف انرژی EDS می توان دریافت که عناصر اصلی اسپینل منیزیم-آلومینای ضایعاتی Al، Mg، Si و غیره هستند و عناصر آلومینیومی زیادی وجود دارند که می توانند استحکام لازم را برای آجرهای نسوخته فراهم کنند.
(3) سیمان: P·O42.5، عملکرد الزامات GB175-2007 "General Portland Cement" را برآورده می کند. سیمان به عنوان یک جزء سیمانی و فعال کننده در آجرهای نسوخته استفاده می شود.
1.2 آماده سازی نمونه
این نمونه آزمایشی با فرآیندهای بچینگ، اختلاط، قالب گیری و پخت تهیه می شود. شرایط بچینگ عبارتند از: سرباره فولادی 60 درصد، 70 درصد (تقسیم شده به سه مشخصات 0-1، 1-3، 3-5 میلی متر)، ضایعات اسپینل منیزیا-آلومینیوم 20 درصد، 30 درصد سیمان و آب به ترتیب 10 درصد و 2 درصد ثابت شده است. ابتدا مواد را به مدت 2 دقیقه به صورت خشک مخلوط کرده و سپس آب را اضافه کرده و به مدت 2 دقیقه هم می زنیم. پس از اینکه مواد خام به طور مساوی مخلوط شدند، فرآیند قالب گیری اتخاذ می شود. قطر قالب 20 میلی متر و فشار قالب گیری 15 مگاپاسکال می باشد. پس از قالب‌گیری، نمونه‌ها در دمای اتاق و فشار به مدت 28 روز پخت شدند و برای جلوگیری از ترک خوردن نمونه‌ها، هر 3 روز یک‌بار آب اسپری شد تا نمونه‌های آجر نسوخته به دست آید. در فرآیند قالب گیری ابتدا از فشار 10 مگاپاسکال برای قالب گیری استفاده شد و مشخص شد که نمونه به طور کامل تشکیل نشده و پودر می ریزد. و از طریق مقایسه، مشخص شد که مقاومت فشاری نمونه‌های تشکیل‌شده تحت فشار 15 مگاپاسکال بیشتر از نمونه‌هایی است که تحت فشار 10 مگاپاسکال تشکیل شده‌اند.
1.3 مشخصه سازه و تست عملکرد
(1) با استفاده از پراش اشعه ایکس مدل D/max-rA شرکت ریگاکو ژاپن، آنالیز فازی مواد خام سرباره فولادی و اسپینل منیزیم آلومینا و آجرهای نسوخته پس از شکل دهی و پخت انجام شد.
(2) میکروسکوپ الکترونی روبشی S{1}N هیتاچی، ژاپن برای توصیف مورفولوژی، ساختار، شکل و توزیع آجرهای نسوخته استفاده شد.
(3) با استفاده از یک دستگاه تست الکترونیکی جهانی (CTM4304، شرکت چینی MTS)، تست‌های مقاومت فشاری و خمشی نمونه‌های آجر نسوخته انجام شد.
نتایج و تجزیه و تحلیل
2.1 چگالی ظاهری و جذب آب آجرهای نسوخته
(1) چگالی ظاهری آجرهای نسوخته یک روند افزایشی کلی را با افزایش محتوای سرباره فولادی و کاهش محتوای اسپینل منیزیا-آلومینای ضایعاتی نشان می‌دهد. هنگامی که درجه بندی ذرات سرباره فولادی پوست کنده شده 0-1mm25 درصد، 1-3mm25 درصد، و 3-5mm20 درصد باشد، چگالی ظاهری آجر نسوخته بزرگترین است. ، که 2863 کیلوگرم بر متر مکعب است. دلیل ممکن است این باشد که محتوای سرباره فولادی لایه‌برداری شده در نمونه افزایش می‌یابد و چگالی سرباره فولاد لایه‌برداری شده بیشتر از ضایعات اسپینل منیزیم آلومینا است که منجر به افزایش چگالی ظاهری کلی آجرهای نسوخته می‌شود. (2) هنگامی که درجه بندی ذرات سرباره فولادی پوست کنده 0 ~ 1 میلی متر 15 درصد ، 1 ~ 3 میلی متر 15 درصد ، 3 ~ 5 میلی متر 30 درصد است ، میزان جذب آب آجر نسوخته کمترین است که 6.07 درصد است و دلیل آن ممکن است 30 درصد ضایعات اسپینل منیزیا-آلومینیوم. پودر و سرباره فولادی لایه‌برداری شده 0-1 میلی‌متر فضاهای خالی اسکلت آجر نسوخته را کاملاً پر کرد و در نتیجه جذب آب نمونه کاهش یافت. و جذب آب نمونه ها همگی مطابق با الزامات جذب آب کمتر از 18 درصد در استاندارد JC/T{27}} "آجرهای باطله زباله غیر متخلخل" است.
2.2 انحراف ابعادی آجرهای نسوخته
از آنجایی که اجزای فعال مانند C2S، C3S و آلومینات آهن کلسیم موجود در سرباره فولادی پوست کنده ژلاتینی هستند، می‌توان در طی فرآیند هیدراتاسیون، فعال‌کننده‌ای تولید کرد که می‌تواند فعالیت سیمان را تحریک کند و سیمان فعال شده منجر به افزایش حجم شود. آجرهای بدون سوخت انبساط، بنابراین تأثیر خاصی بر اندازه آجرهای نسوخته دارد.
در این آزمایش میزان سیمان مصرفی 10 درصد بوده و تغییرات ابعاد شعاعی و محوری قطعه کار نسبتاً کم بوده و هیچ گونه ترکی در سطح ظاهر نمی شود. مطابق با الزامات JC/T422-2007 "ظاهر و انحراف اندازه کمتر از ۲ میلی متر.
در نتیجه
(1) فشار شکل دهی و نسبت مواد خام بر عملکرد آجرهای نسوخته تأثیر دارد. پارامترهای فرآیند آماده سازی بهینه به دست آمده از طریق تحقیق عبارتند از: سرباره پوست کندن فولاد 0-1mm25 درصد، 1-3mm15 درصد، 3-5mm20 درصد، اسپینل منیزیم-آلومینیوم 30 درصد، سیمان 10 درصد، فشار قالب گیری 15 مگا پاسکال
(2) علاوه بر اکسید منیزیم اصلی و سولفات کلسیم، آجر نسوخته به دست آمده نیز فاز جدیدی از سرپانتین تولید می کند. تجزیه و تحلیل مورفولوژیکی نشان می دهد که آجرهای غیر سوز دارای ساختار روکش و منبت هستند و ذرات ریز اسپینل منیزیا- آلومینا در اسکلت سرباره فولادی لایه برداری نامنظم تعبیه شده است که نقش پرکننده ای ایفا می کند و باعث متراکم شدن آجرهای غیر سوز می شود.
(3) در این آزمایش، حداقل میزان جذب آب آجرهای بدون سوز آماده شده 6.07 درصد و حداکثر مقاومت فشاری 9.57 مگاپاسکال است که الزامات استاندارد JC/T{6}} "آجرهای روسازی بتنی را برآورده می کند." ". این مطالعه تجربی برای استفاده کلی از مواد نسوز پس از استفاده از اهمیت بالایی برخوردار است.