5217957710

TECHNOLOGIE

Mgr inż. EWA DRYGALSKA,

mgr inż. ALICJA OSINIAK,

mgr inż. DANUTA ŻELAZNA

Akademia Górniczo-Hutnicza im St. Staszica, Kraków

Charakterystyka klinkieru dolomitowo-cyrkonowego

Modernizacja przemysłu hutniczego jak i rozwój procesów technologicznych stały się przyczyną poszukiwań materiałów, które byłyby w stanie sprostać rosnącym wymaganiom użytkowników. W literaturze coraz większą uwagę zwraca się na tworzywa zawierające w swoim składzie Z1O2.

Prowadzone w ostatnich latach badania [1-3] wykazały możliwość otrzymania nowych, wysokoogniotrwałych tworzyw cyrkonowych charakteryzujących się stosunkowo niską ceną, nie przekraczającą ceny surowców wyjściowych, tj. piasku cyrkonowego i wapienia. Tworzywa te zwane w skrócie ZCS są zbudowane z wysokoogniotrwałych faz takich jak: Ca₂Si0₂, Ca₃Si0₃, CaZr0₃, Zr0₂, CaO, których występowanie jest uzależnione od stosunku molowego CaO/Si0₂ w mieszaninie surowców wyjściowych. Biorąc pod uwagę aspekt technologicznego wykorzystania nowo opracowanych tworzyw cyrkonowych (ZCS) do zastosowań w wysokich temperaturach, badania skoncentrowano na mieszaninach o stosunku molowym CaO/Si0₂ wynoszącym 2,0-4,0 (tzw. typ belitowy i alitowy).

W badaniach tych podjęto próbę opracowania takiego składu masy wyjściowej, aby wapno potrzebne do reakcji z piaskiem cyrkonowym było wprowadzane w postaci dolomitu. Zastosowanie tego surowca pozwala na pozyskanie nowego wysokoogniotrwałego składnika, perykla-zu. Otrzymany w ten sposób nowy kompozytowy materiał, tzw. klinkier dolomitowo-cyrkonowy, może znaleźć szerokie zastosowanie w przemyśle stalowniczym i ce-mentowniczym. Potwierdzeniem tego są opublikowane ostatnio badania [4, 5] nad otrzymywaniem nowych materiałów dla pieców cementowniczych. Materiały te zbudowane z głównych faz MgO i CaZr0₃ są otrzymywane w wyniku wysokotemperaturowej reakcj i pomiędzy Zr0₂ dodawanym do wyrobów magnezytowych a składnikami fazowymi klinkieru cementowego.

Część doświadczalna

Klinkier dolomitowo-cyrkonowy (ZCMS) otrzymywano metodą dwustopniowego wypalania mieszaniny dolomitu i piasku cyrkonowego o stosunku wagowym CaO/Si0₂ wynoszącym 4:1. Proporcje składników masy obliczono, na podstawie składu chemicznego stosowanych surowców tak, aby po wypaleniu mieszaniny stosunek molowy Ca-0/Si0₂ wynosił 4, co powinno zapewnić całkowite związanie tlenku wapnia oraz przereagowanie krzemionki na krzemian trójwapniowy oraz cyrkonian wapnia. Jako podstawowe surowce stosowano: australijski piasek cyrkonowy oraz dolomit surowy z kopalni „Siewierz”. Skład chemiczny surowców wyjściowych przedstawiono w tabelach 1 i 2. W tabeli 3 przedstawiono teoretyczny skład chemiczny i fazowy klinkieru dolomitowo-cyrkonowego.

Tab. 1. Skład chemiczny piasku cyrkonowego

Tlenki	Zawartość, % wag.
Si02	32,12
Zr02 ■	67,14
Ca, Ti02	0,36
Fe2C>3	0,20

Tab. 2. Skład chemiczny dolomitu surowego „Siewierz”

Tlenki	Zawartość, % wag. I miesiąc	' V V v te V ^ 2 V ^ ^ t T A ^ Zawartość, % wag. II miesiąc
CaO	32,3	32,0
MgO	19,7	19,8
AI2O3	0,10	0,08
Fe203	0,70	0,85
Si02	0,34	0,40
Mn02	0,063	0,064
ZnO	0,14	0,15

Tab. 3. Teoretyczny skład chemiczny i fazowy klinkieru dolomitowo-cyrkonowego _

Skład chemiczny		Skład fazowy
Rodzaj składnika	Zawartość, % wag.	Rodzaj faz	Zawartość, % wag.
CaO	43	C3S	43
Si02	10	C2S	—
Zr02	22	cz	32
MgO	25	MgO	25

Odważone w odpowiednich proporcjach surowce poddawano wspólnemu mieleniu w młynku kulowym, a następnie formowano próbki o średnicy 30 mm pod ciśnieniem 2 MPa. Wstępne wypalanie brykietów przeprowadzano w piecu superkanthalowym w temperaturze 1 500°C z dwugodzinnym wytrzymaniem w maksymalnej temperaturze. Otrzymane po wstępnym wypaleniu brykiety kalcynatów ponownie rozdrabniano do uziar-nienia poniżej 0,1 mm i formowano próbki z dodatkiem lepiszcza organicznego o średnicy 30 mm pod ciśnieniem

8 Ceramika - Materiały Ogniotrwałe nr 1/98