بررسي اثر افزودن نانو ذرات اكسيد آهن (Nano-Fe2O3) بر ريزساختار و مقاومت به هيدراتاسيون ديرگدازهايي منيزيا- دولومايي(MgO-CaO)

Effect of Nano- sized Fe2O3 on Microstructure and Hydration Resistance of MgO-CaO Refracrories

ديرگدازهاي منيزيا- دولومايي محصولات قليايي از دولوماي زينترشده (يا ذوبي) و منيزياي زينتر شده (يا ذوبي) هستند كه داراي 50-80% وزني منيزيا مي باشند.اين ديرگدازهاي داراي مزاياي زيادي از جمله مقاومت به خوردگي بالا در مقابل سرباره بازي ، عملكرد دمايي بال(ديرگدازي بالا)ا، توانايي توليد مذاب فولاد تميز و به دليل وجود منابع فراوان از دولوميت و منيزيت در ايران داراي صرفه اقتصادي مي باشند. با اين وجود استفاده از اين نوع ديرگدازها به دليل مقاومت به هيدراتاسيون ضعيف در صنايع مختلف با محدوديت روبه رو شده است. در اين فعاليت اثر افزودن نانو ذرات اكسيد آهن (Nano-Fe2O3) بر ريزساختار و مقاومت به هيدراتاسيون ديرگدازهاي منيزيا-ذولومايي حاوي 35 % وزني اكسيد كلسيم (CaO) مورد بررسي قرار گرفته است. از دولوميت زفره اصفهان و منيزيت بيرجند به عنوان مواد اوليه مصرفي و از نانو ذرات اكسيد آهن به عنوان افزودني استفاده شده است. نمونه هاي استوانه اي پس از شكل دهي با پرس تحت فشار MPa 90 در دماي℃ 110 به مدت 24 ساعت خشك و در دماي ℃ 1650با سرعت min /℃ 5 پخت شدند. نتايج نشان داد كه افزودن نانو ذرات اكسيد آهن منجر به تشكيل فازهاي با نقطه ذوب پايين از قبيل C2F ،C3A و CAF مي شود. فازهاي زودگداز نام برده در دماي پخت نمونه ها (1650)، به صورت فاز مايع درآمده و دانه هاي منيزيا، كلسيا و مرزدانه ها را احاطه كرده و منجر به افزايش دانسيته و كاهش تخلخل نمونه ها و در نتيچه بهبود مقاومت به هيدراتاسيون نمونه ها شده است استفاده از نانو ذرات اكسيد آهن منجر به بهبود فرآيند پخت نمونه ها از طريق فاز مايع شده است.

Magnesia–Doloma refractories are considered as a mixed product of alkali products i.e. sintered (fused) magnesia and doloma in which 50-80wt% magnesia is contained. These refractories enjoy some advantages such as high slag resistance corrosion, high-temperature performance, potential for production of pure molten iron and low cost due to abundance of magnesia and doloma resources in access. However, poor resistance of hydration can be cited that may constrain the amount of this refractory in various industrial applications. in this work the effect of nano-sized Fe2O3 on microstructure and hydration resistance of MgO-CaO refractories with 35wt.% CaO were investigated. MgO-CaO refractories with 35wt.% CaO content were prepared by using dolomite and magnesite calcined as starting material and nano-sized Fe2O3 as additive. Samples were uniaxially pressed in to briquettes at a pressure of 90 MPa. Briquettes after drying at 110 for 24 hr were sintered at 1650 for 3 hr. Hydration resistance was measured at 25oC in 95% relative humidity through the weight gain after 72 hr. according to the results, with the addition of nano-sized Fe2O3, bulk density and hydration resistance of the samples increase while apparent porosity decreased. Densification of MgO-CaO refractories was promoted with increase of nano-sized Fe2O3 content. nano- sized Fe2O3 addition lead to formation low melting phases such as C2F(2CaO.Fe2O3), CF(CaO.Fe2O3) and C3A(3CaO.Al2O3). Formation of this low melting point surrounding the CaO and MgO grain and grain boundaries and promoted densification of MgO-CaO refractories. The nature of nano-sized Fe2O3 promoting densification is promoting the liquid phase sintering.