بررسی و تولید جرم نسوز مونولیتیکی آلومینایی همراه با ایجاد نانو اسپینل درجا

طی دهه های اخیر،توجه ویژه ای به دیرگدازهای مونولیتیک به دلیل عدم نیاز به هرگونه عملیات برای شکل دادن و عملیات پیش از پخت معطوف شده است و همچنین تمایل به استفاده از فاز اسپینل آلومینا- منیزیا (mgal2o4) به دلیل خواص مطلوبی همچون بهبود خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی سرباره افزایش یافته است. با توجه به تأثیر بسیار زیاد مواد ریز و خیلی ریزدانه بر خواص دیرگدازهای ریختنی و از طرفی با گسترش فناوری نانو در زمینههای مختلف مهندسی مواد اخیراً تحقیقات گسترده ای درمورد استفاده از ذرات نانو برای دیرگدازهای ریختنی آغاز شده است. در این پژوهش ساخت و معرفی نسل جدیدی از جرم-های نسوز مونولیتیکی بدون سیمان مدنظر است که در آن ها فاز اسپینل در ابعاد نانو در زمینه نسوز و از طریق واکنش درجا بین مواد اولیه ایجاد شود. تشکیل نانو اسپینل درجا تأثیر چشمگیری در کنترل انبساط ناشی از این فرایند دارد. در همین راستا در این پژوهش، برای بررسی پارامترهای مختلفی نظیر نوع و مقدار مواد اولیه مصرفی، بایندر و سنگ دانه مناسب ترکیبات مختلفی تهیه و میزان دانسیته، درصد تخلخل ظاهری و استحکام نمونه ها از طریق آزمون استحکام برزیلی اندازه گیری و همچنین مطالعات فازی (xrd) و ریز ساختاری (sem) انجام شد. نتایج نشان دادند که استفاده از مقادیر مناسبی از منیزیا کلسینه به همراه بوکسیت و آلومینای کلسینه در ترکیب جرم ریختنی و پس از 2ساعت پخت در دمای c?1300 فاز اسپینل در ابعاد نانو کریستالی به صورت درجا در جرم تشکیل می شود. همچنین در این مطالعه به منظور دست یابی به جایگزینی مناسب برای سیمان آلومینات کلسیم مصرفی که به عنوان بایندری متداول در جرم های نسوز استفاده می شود ترکیبات مختلف فسفاتی، سولفاتی و سیلیکاتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از آزمون استحکام برزیلی نشان داد که بایندر هگزا متافسفات سدیم در کنار بایندر سولفات کلسیم و سیمان سفید اتصالات مستحکمی را در کنار اتصالات هیدرولیکی و سرامیکی در جرم ایجاد می کنند. از طرفی نتایج به دست آمده از آزمون پراش پرتو ایکس و میکرسکوپ الکترونی نشان دادند که استفاده همزمان از خاک نسوز و آهک در ترکیب جرم ریختنی باعث ایجاد فازهای مناسب شیشه ای و اتصال دهنده ای همچون فاز مولایت شده که می تواند در کنار فاز کریستالی نانواسپینل که به صورت درجا در دمای بالا تشکیل شده است باعث ایجاد اتصالات مناسب و بهبود خواص مکانیکی در جرم شوند. همچنین در بین اگریگیت های متداول بوکسیت دانه بندی شده ایرانی بهترین خواص را ارائه نمود. در انتها در این پژوهش دو محصول نانو پیونددهنده نسوز و جرم نسوز منولیتیکی بدون سیمان معرفی شد کـه می تواند موجب خودکفایی صنایع نسوز کشور در تولید این دو محصول گردد.