Comparison of properties of basic refractory bricks which use in rotary kiln of cement industry

Abstract

Cr ^{+ 6} ions that occur during various reactions during the use of basic character refractory materials used in the sinter region of cement rotary kilns cause harmful toxic effects. Since magnesite-chromium refractories have this toxic effect, alternative magnesite-spinel and magnesite-hersinite refractories have been developed. Three different types of refractory materials (magnesite-chrome, magnesite-spinel and magnesite-hersinite) were produced in this work. These produced three different refractories are compared with a variety of physical (density, porosity and strength and refractivity test under load (RUL) and chemical (XRF, XRD) analyzes and microscopic structures. As a result of the tests made, it was measured that there was no significant change in density and porosity values ​​and that the strength value gave the best result with 75.23 (N / mm²) value in magnesite-hersinite refractor. It is also determined from the RUL test that all three refractory materials can be used between 1450-1500 ° C.

Keywords

• Rotary kilns,hercynite,chrome,magnesite-spinel,refractory

Çimento döner fırınlarında kullanılan bazik refrakter tuğlaların özelliklerinin karşılaştırılması

Abstract

Çimento döner fırınlarının sinter bölgesinde kullanılan bazik karakterli refrakter malzemelerin kullanımı sırasında çeşitli reaksiyonlarla meydana gelen Cr⁺⁶ iyonları zararlı toksik etkilere yol açar. Manyezit-krom refrakterler bu toksik etkiye sahip olduğu için alternatif manyezit-spinel ve manyezit-hersinit refrakterler geliştirilmiştir. Yapılan bu çalışmada üç farklı tip refrakter malzeme (manyezit-krom, manyezit-spinel ve manyezit-hersinit) üretilmiştir. Üretilen bu üç farklı refrakterin çeşitli fiziksel (yoğunluk, porozite ve mukavemet ve yük altında refrakterlik testi (R.U.L)) ve kimyasal (XRF, XRD) analizleri ve mikroskobik yapıları bir biriyle kıyaslanmıştır. Yapılan testler sonucunda yoğunluk ve porozite değerlerinde önemli bir değişikliğin olmadığı, mukavemet değerinin manyezit-hersinit refrakterde 75,23 (N/mm²) değerle en iyi sonucu verdiği ölçülmüştür. Ayrıca 1450-1500 °C arasında her üç refrakter malzemenin de kullanılabilir olduğu RUL testinden tespit edilmiştir.

Keywords

• Döner fırın,hersinit,krom,manyezit-spinel,refrakter

References

1. [1] B. Şimşek, E. H. Şimşek ve T. Altunok, «Bir Çimento Döner Fırın Sistemi Yüzeyinden Isı Kayıplarının Ampirik ve İstatistiki Modellenmesi,» Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, cilt 28, no. 1, pp. 59-66, 2013.
2. [2] DPT, «Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı, Taş ve Toprağa Dayalı Ürünler Sanayii Özel İhtisas Komisyonu Raporu (Refrakter) Çalışma Raporu,» Ankara, (2001 a).
3. [3] A. Dombaycı, Alümina-Spinel-Zirkonya ile Çimentosuz Kendi Kendine Akabilen Dökülebilir Refrakter Geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007.
4. [4] C. Neşet, Cam Fırınlarına Yönelik Zirkonya Mullit Esaslı Dökülebilir Refrakter Betonlarının İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Esntitüsü, 2008.
5. [5] S. Yarbil, Refrakter Tuğla Üretiminde Kullanılan Hammdelerin ve Refrakter Tuğlaların Bazı Teknolojik Özelliklerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012.
6. [6] P. S. Gruver, «Magnesia Spinel Refraktor Brick». US Patent No: 6261983 B1, 2001.
7. [7] J. CHEN, M. YAN, J. SU, B. LI, J. SUN, K.-C. CHOU ve X. HOU, «Effect of SiO2 addition on the synthesis of hercynite with high purity,» Journal of The Ceramic Society of Japan, cilt 123, no. 7, pp. 595-600, 2015.
8. [8] S. Üstünbaş , İ. İnel ve M. Albayrak, «Refrakterlerin Parlayan Yıldızı: Spinel,» %1 içinde 2. Endüstritel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, 1997.

9. [9] R. Ceylantekin ve C. Aksel, «Mg-O Spinel Kompozit Rekrakterlere ZrSiO4 İlavesinin Korozyon Davranışına Etkisi,» Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi -A, cilt 11, no. 2, pp. 103-114, 2010.
10. [10] T. Aksoy, ZrSiO4-ZrO2-Y2O3 İlaveli MgO-MgAl2O4 ile MgO-FeAl2O4 Kompozit Refrakter Malzemelerin Mekanik Özlellikleri, Isıl Şok ve Korozyon Davranışları, Doktora Tezi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012.