MgO-Spinel Kompozit Refrakterlere Zrsio₄ İlavesinin Korozyon Davranışına Etkisi

Abstract

ZrSiO₄’un farklı miktarlarda MgO-spinel’e ilavesiyle elde edilen kompozit refrakterlerin korozyon davranışı incelenmiştir. Yoğunluk ve gözenek değerleri ölçülmüştür. Refrakterlerin çimento klinkeri ile etkileşimini belirlemek açısından yapılan korozyon testleri statik olarak standartlara uygun şartlarda silindir ve kare şeklindeki numunelere uygulanmıştır. Refrakterlerde korozyona uğrayan bölgelerin penetrasyon ve yayılma alanları ölçülerek korozyon dirençleri belirlenmiştir. Klinker-refrakter ara yüzeyindeki farklı bölgelerde; bileşenlerin çözünürlükleri ile oluşan mikroyapısal değişikliklerin korozyon direncine olan etkisi SEM ile incelenmiştir ve EDX analizi yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. ZrSiO₄’un MgO-spinel’e ilavesi gözenekliliği azaltarak yoğunluk değerlerini önemli derecede arttırmıştır. Klinker-refrakter ara yüzeyinde yapılan mikroyapısal karakterizasyon sonucunda yapılan gözlemlerde: i) sinterleşme sonrasında MgO taneleri arasında ZrO₂ ve Mg₂SiO₄ fazlarının oluştuğu, ii) penetrasyon esnasında CaZrO₃ fazının oluştuğu, iii) yoğunlaşmanın artmasıyla birlikte oluşan yeni fazların klinkere karşı bir bariyer görevi yaparak sızmayı engellediği, ve iv) korozyona uğrayan bölgede klinkerden refraktere doğru yapılan EDX analizlerine göre CaO miktarının azaldığı ve MgO miktarının ise arttığı tespit edilmiştir. Belirtilen bu nedenlerden dolayı; ZrSiO₄ ilavesi refrakterlerin korozyona uğrayan bölgelerdeki penetrasyon ve yayılma alanı değerlerini azaltarak, korozyon direncinin artmasına yol açmıştır. Örneğin M-%30S-%30Zirkon kompozisyonundaki malzemenin penetrasyon mesafesinde ve yayılma alanında M-%30S’e göre sırasıyla 2.2 ve 1.8 kat oranlarında iyileşme sağlanmıştır. Bu da M-S-Zirkon içerikli refrakterlerin endüstriyel kullanımda daha uzun servis ömrüne sahip olmasıyla bütünleşmektedir.

Corrosion behaviour of composite refractories obtained from the addition of various amount of ZrSiO₄ into MgO-spinel was examined. Density and porosity values were measured. Corrosion tests of refractories had been carried out statically under standard conditions using cylindrical and square shaped samples in terms of determining the interaction with cement clinker. Corrosion resistance was determined by measuring penetration and spreading areas of the corroded regions of refractories. The influence of corrosion resistance based on the microstructural changes occurred as a result of solubilities of constituents in the interface of clinker-refractory for various regions was examined using SEM and the results were evaluated using EDX analysis. The incorporation of ZrSiO₄ into MgO-spinel increased the density values significantly due to the decrease in porosity. On the basis of microstructural characterisation carried out in the interface of clinker-refractory, the following observations were determined: i) the formation of ZrO₂ and Mg₂SiO₄ phases among the MgO grains after sintering, ii) the formation of CaZrO₃ phase during penetration, iii) prevention of penetration by making a barrier effect against to clinker with the improvement in densification, and iv) the decrease in the amount of CaO and the increase in the quantity of MgO based on the EDX analysis made from clinker to refractory in a corroded region. As a result of those reasons indicated, the addition of ZrSiO₄ reduced the values of penetration and spreading areas of the corroded regions of refractories and improved the corrosion resistance. For example, The improvement has been achieved at the distance of penetration and spreading area of a material having M-%30S-%30Zircon composition in comparison with M-%30S by factors of 2.2 and 1.8, respectively. This is also associated with a long service life of M-S-Zircon based refractories for industrial applications.