Aplikasi Refractory Serbuk Kaca

Satu bahan refraktori
adalah salah satu yang mempunyai toleransi yang tinggi suhu, dan pada suhu yang tinggi tahan retak, kemusnahan atau serangan kimia yang lain. Kaca serbuk boleh bertindak sebagai komponen dalam pembuatan bahan refraktori. Sektor pengeluaran besi dan keluli mengambil 70 daripada bekalan global bahan refraktori (1). Bahan refraktori datang dalam beberapa kelas; berasid, asas, oksida-karbon atau khusus. Sebagai sumber utama silika (2), kaca tanah oleh itu adalah bahan berasid refraktori; silika adalah yang paling biasa digunakan refraktori (3). Adalah dianggarkan bahawa dalam lebihan 200,000,000 tan sisa kaca dijana setiap tahun (4), jadi menggunakan semula sebanyak mana kaca sisa ini adalah penting. Kerana ia adalah produk sisa, ia adalah sangat murah, dan dengan itu menarik untuk kegunaan industri.

Sebahagian besar
kaca tanah
diperolehi daripada bekas sisa dan plat kaca (5). Kaca sisa biasanya dikumpul di peringkat perbandaran dan mengalami jumlah pembersihan sebelum ia dihancurkan ke dalam Pellet yang dirujuk sebagai pesalah. Cullet itu sendiri boleh cair secara langsung untuk mengeluarkan lebih banyak kaca, atau ia boleh menjadi satu serbuk yang halus. Penting untuk proses ini adalah pengenalpastian kaca itu sendiri-kaca dengan logam yang tinggi atau kandungan metalloid boleh menyebabkan kekurangan keseragaman dalam cullet itu sendiri, serbuk yang akan berlaku jika ia diproses melalui laluan itu, atau dalam mana-mana produk kaca masa depan.

Penggunaan semula bahan kaca adalah penting disebabkan oleh ketidakseimbangan kitar semula dalam sistem sisa sesebuah negara. UK, sebagai contoh, tidak boleh memproses semua kaca Hijau (terutamanya daripada botol wain) ia menggunakan dan sebagainya harus mengeksport cullet kaca hijau. Ia akan memberi manfaat kepada penggunaan cullet tempatan dan bukannya eksport.

Kaca tanah telah menemui penggunaan dalam pembuatan penebat kaca dan sebagai fluks dalam pembuatan bata. Ini, Walau bagaimanapun, tidak refraktori bahan dalam hak mereka sendiri. Subset batu bata, Walau bagaimanapun, apa yang dipanggil ' batu bata ' adalah.

Refractories

Bahan refraktori dihasilkan oleh proses yang berjujukan: pemprosesan bahan mentah, membentuk dan kemudian menembak. Bata api adalah satu contoh bahan refraktori yang mengandungi silika. Mereka mempunyai ketahanan terhadap tentangan tinggi mereka kepada suhu. Batu bata seperti ini didapati dalam keluli dan membuat gelas dan dari semasa ke semasa termasuk kaca tanah yang mengandungi (6) sebagai komponen utama. Kegunaan lain di luar bata telah ditunjukkan, seperti lapisan tundish dan seramik dan cements.

Tundishes

A tundish adalah peranti yang digunakan dalam pembuatan berterusan produk keluli yang bertindak sebagai penampan antara Relau dan kulat pemutus. Penting untuk pengeluaran keluli yang cekap adalah bahawa keluli lebur tidak mula sejuk dan mengukuhkan di tempat lain daripada acuan. Tunat, oleh itu, terlindung dengan beberapa lapisan bahan refraktori (7). Sebagai tambahan kepada Pemurnian, tunan semakin digunakan untuk membantu penulenan keluli lebur untuk menyerap kekotoran bukan logam dan mencegah pengoksidaan (8).

Apabila memilih bahan refraktori untuk membentuk lapisan tundish, ia adalah penting untuk mempertimbangkan bukan sahaja sifat bahan itu sendiri, tetapi hartanah yang disimpulkan dari borang ia. Tunakan dibarisi dengan lapisan bata refraktori cenderung untuk bertahan untuk masa yang kurang daripada yang diperbuat daripada tunggal, dicurahkan refraktori (9) (kurang daripada lima panas berbanding dengan 30 untuk lebih jenis monolith). Kapal silicate yang awal telah terdiri daripada natrium dan sodium hidroxide, ia terbentuk daripada reaksi hidrokarbon dan natrium hydrogeida.

Ciri yang berguna untuk silika-dan dengan itu kaca tanah-adalah bahawa ia mampu untuk menghapuskan oksida besi dari keluli lebur, kedua-dua di dalam masakan dan apabila secara langsung disuntik ke dalam keluli yang cair (10). Apabila digunakan secara langsung dalam keluli yang dibunuh aluminium cair, kaca tanah menggantikan keperluan untuk kalsium silicide diperlukan untuk menukar zarah yang ingkar. Kalsium silicide adalah mudah terbakar dan boleh menyala secara spontan di udara. Kajian telah menunjukkan bahawa sebagai sedikit sebanyak 122g per tan keluli lebur diperlukan. Sebagai sebahagian daripada liner, cullet boleh digunakan dan bertindak sebagai fluks, membantu membersihkan logam lebur (11) dan dengan berpotensi memberi manfaat hiliran seperti memperbaiki keberlarutan dan kebolehmesinan.

Seramik

Cullet telah menemui permohonan dalam
pengeluaran seramik
bersama-sama kaolin dan tanah liat, seramik ini sangat bertoleransi kepada perubahan suhu, kononnya disebabkan oleh kehadiran silika yang berasal dari kaca tanah (12), dan dianggap sebagai calon untuk digunakan dalam persekitaran keadaan sukar kerana ketahanan kimia mereka (13). Dengan rawatan kaolin dan tanah liat dengan cara ini, kaca tanah boleh diubah menjadi yang sintetik wollastonite seramik (14), sendiri digunakan sebagai penebat dalam rockwul, dan untuk pemerbadanan selanjutnya ke dalam seramik dengan keperluan untuk prestasi haba yang tinggi.

Sebagai komponen dalam pembuatan seramik yang boleh diperbaharui dari bahan buangan, kaca tanah telah terbukti berguna bersama-sama enap cemar seramik untuk membentuk engobes, yang kemudiannya boleh diubah menjadi thermally produk jubin stabil (15). Bukan sahaja komposisi yang tahan untuk memanaskan kepada 1450 ° c, tetapi ia adalah jauh lebih murah daripada mengeluarkan Frits dan engobes dari bahan baru. Satu engobe adalah lapisan nipis kebanyakan bahan berasaskan tanah liat yang digunakan pada dan dengan seramik untuk menyediakan hartanah mekanikal. Salah satu kelebihan untuk menggunakan kaca tanah dalam engobe adalah penjimatan tenaga yang diperlukan untuk pengeluaran-kerana ia berkelakuan sebagai fluks dalam proses pembuatan. Dalam pengeluaran stoneware, seramik boleh dibuat dengan peratus besar komponen kaca tanah, sintering pada 1000 ° c, dengan kekerasan dan kekuatan setanding dengan porselin konvensional (16)-penyelidik atribut kekuatan untuk interaksi antara kaca dan tanah liat, menghasilkan beberapa fasa Kristal.

Simen dan Batu Bata

Dalam pengeluaran cements, kaca tanah telah lama digunakan sebagai agregat. Dalam bentuk serbuk, penyelidik telah menyedari bahawa kaca tanah mampu beberapa aktiviti pozzolanic. Pendek kata, lebih halus serbuk kaca tanah, semakin kuat aktiviti pozzolanic. Dalam beberapa senario, jumlah simen Portland dalam campuran konkrit boleh digantikan dengan kaca tanah (17). Simen refraktori adalah serupa dengan simen konvensional, tetapi simen Portland digantikan dengan pelbagai kalsium. Ia digunakan apabila kekuatan di bawah suhu tinggi diperlukan, seperti dalam linings Relau (18).

Satu lagi faedah untuk menggunakan kaca tanah dalam simen refraktory adalah keupayaannya untuk mengurangkan pengembangan alkali-silika, walaupun ia dinyatakan bahawa saiz zarah memainkan peranan yang besar (19). Data yang dilaporkan dalam kesusasteraan menunjukkan bahawa jika kaca sisa adalah tanah halus, terutamanya untuk gred di bawah 75 μm, kesan alkali-silika tidak berlaku dan ketahanan mortar dikekalkan atau bahkan dipertingkatkan (20). Mencegah kesan ini memanjangkan hayat simen refraktori. Di samping itu, menggunakan bahan kaca sisa akan menyebabkan kos kewangan dan alam sekitar yang lebih rendah dalam pengeluaran simen (21).

Dalam satu kajian, ia mendapati bahawa kemasukan sisa kaca tanah yang dipertingkat ciri prestasi daripada bata refraktori yang dihasilkan: mengurangkan pengecutan menurun, manakala ketumpatan pukal dan kekuatan mampatan meningkat dengan kandungan kaca yang lebih besar (22). Di samping kalsium oksida, kaca tanah-sebagai sumber silika-telah digunakan untuk membentuk bata refraktori (23), dan bersama-sama debu batu kapur untuk menghasilkan batu bata dengan sifat kekuatan mampatan yang dipertingkat (24). Tambahan pula, kaca tanah telah digunakan dalam konsert dengan biojisim dan tanah liat untuk menghasilkan batu bata yang berkesan daripada bahan yang hanya boleh diperbaharui (25).

Konsep yang serupa

Beras sekam silika adalah produk semulajadi yang diperolehi daripada pengilangan husks beras, ia mempunyai kandungan silika yang tinggi dan serupa dalam hartanah untuk
kaca tanah yang sangat halus
. Ia telah digunakan untuk menghasilkan cordierite untuk tujuan penebat haba (26). Menggunakan Pasir silika dalam pembuatan bata refraktori juga menyediakan hartanah yang dipertingkat, dan prestasi yang tinggi pada suhu tipikal bata-Rated (27). Pasir silika, seperti nasi sekam silika, adalah serbuk halus yang secara meluas serupa dengan kaca tanah.

Ringkasan

Kelas tanah (cullet) adalah produk yang murah yang sebahagian besarnya pergi ke tapak pelupusan jika ia tidak dikitar semula. Ia adalah sumber yang berdaya maju silika.
Ia digunakan dalam pengeluaran keluli dan kaca untuk lapisan Relau, selalunya sebagai sebahagian daripada simen refraktori.
Kaca tanah digunakan dalam tunhidangan dalam pembuatan keluli, memastikan aliran stabil keluli lebur sambil menanggalkan kekotoran.
Dalam refraktori seramik dan stoneware, kaca tanah digunakan untuk menggantikan beberapa bahan tanah liat dan dalam berbuat demikian meningkatkan kapasiti haba dan kekuatan.
Sebagai sebahagian daripada refraktori cements, kaca tanah boleh ditambah untuk menggantikan beberapa agregat, simen atau kedua-duanya-menyediakan peningkatan dalam kekuatan, ketahanan dan rintangan haba.
In refraktori bata, penambahan kaca tanah meningkatkan beberapa ciri prestasi mekanikal.
Secara keseluruhan, kaca tanah adalah bahan yang berdaya maju untuk digunakan dalam aplikasi refractori.

Rujukan

1 A. Muan dan E. F. Osborne, keseimbangan fasa di antara oksida di Steelmaking, Addison Wesley, Reading, Amerika syarikat, 1965

2 M. H. Rahman et al., Int. J. Sust. Dibina. Env., 2017, 6, 37

3 A. Muan dan S. Somiya, J. am. Ceram. SoC., 1959, 42, 603

4 s. MA, et Al., Constr. Membina. Mater. 2015, 93, 371

5 R. K. Dhir OBE , bahan binaan mampan: Bahagian kaca, Duxford, United Kingdom, 2018

6 US paten US3360387A, 1967, tamat tempoh

7 kami paten US3963815A, 1974, tamat tempoh

8 S. Aminorroya et Al., dasar penilaian serbuk asas untuk lakonan yang berterusan keluli bersih, dalam ais Tech-Iron &Amp; teknologi keluli persidangan dan pameran, Cleveland, 2006

9 Y. V. Materikin dan V. A. Molochkov, refraktori, 1983, 24, 108

10 E. T. Turkdogan, Ironmaking dan Steelmaking, 2004, 31, 131

11 US paten US5366535A, 1992, tamat tempoh dan US617437B1, 1996, tamat tempoh

12 M. R. Sahar et Al., Int. J. perlombongan Metalurgi Mat., 2018, 25, 350

13 K. seni okada, Eur. J. Ceram. SoC., 2004, 24, 2367

14 W. Zhang dan H. Liu, Ceram. Int., 2013, 39, 1943

15 A. P. N. Oliveira et Al., J. bersih prod., 2015, 86, 461

16 E. Bernardo, J. am. Ceram. SoC., 2008, 91, 2156

17 C. shi et Al., Cement b. Res., 2005, 35, 987

18 N. Black et Al., Adv. APPL. Ceram., 2010, 109, 253

19 W. Li et Al., Int. J. Struct konkrit. Mater., 2018, 12, 67

20 A. Monterro et Al., pengurusan sisa, 2005, 25, 197