Development and Properties of New Mullite Based Refractory Grog
Loading...
Date
2021-02-07
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
MDPI
Altmetrics
Abstract
The presented study is focused on optimization and characterization of a high-alumina refractory aggregate based on natural raw materials—kaolins, claystone, and mullite dust by-product (used to increase the alumina and mullite contents, respectively). In total, four individual formulas with the Al2O3 contents between 45 and 50 wt.% were designed; the samples were subsequently fired, both in a laboratory oven and an industrial tunnel furnace. The effects of repeated firing were examined during industrial pilot tests. Mineral and chemical compositions and microstructures, of both the raw materials and designed aggregates, were thoroughly investigated by the means of X-ray fluorescence spectroscopy, powder X-ray diffraction, and optical and scanning electron microscopies. Porosity, mineral composition, and mullite crystal-size development during the firing process were also studied. Based on the acquired results, the formula with the perspective to be used as a new mullite grog, featuring similar properties as the available commercial products, however, with reduced production expenses, was selected. The quality of grog determines to a large extent the properties of the final product. Hence, optimization of aggregates for specific refractories is of a great importance. The production of engineered aggregates provides the opportunity to utilize industrial by-products.
Předkládaná studie je zaměřena na optimalizaci a charakterizaci žáruvzdorného agregátu s vysokým obsahem oxidu hlinitého na bázi přírodních surovin - kaolinů, jílovců a vedlejších produktů mullitového prachu (používaných ke zvýšení obsahu oxidu hlinitého a mullitu). Celkově byly navrženy čtyři jednotlivé vzorce s obsahem Al2O3 mezi 45 a 50% hmotnostními; vzorky byly různě vypalovány, a to jak v laboratorní peci, tak v průmyslové tunelové peci. Účinky opakované palby byly zkoumány během průmyslových pilotních testů. Minerální a chemické složení a mikrostruktury surovin i navržených agregátů byly důkladně zkoumány pomocí rentgenové fluorescenční spektroskopie, práškové rentgenové difrakce a optických a rastrovacích elektronových mikroskopů. Rovněž byla studována pórovitost, minerální složení a vývoj velikosti krystalů mullitu během procesu vypalování. Na základě získaných výsledků byl vybrán vzorec s perspektivou, která bude použita jako nový mullitový grogr, který má podobné vlastnosti jako dostupné komerční produkty, avšak se sníženými náklady na výrobu. Kvalita grogu určuje do značné míry vlastnosti konečného produktu. Optimalizace agregátů pro konkrétní žáruvzdorné materiály má tedy velký význam. Výroba inženýrských agregátů poskytuje příležitost k využití průmyslových vedlejších produktů.
Předkládaná studie je zaměřena na optimalizaci a charakterizaci žáruvzdorného agregátu s vysokým obsahem oxidu hlinitého na bázi přírodních surovin - kaolinů, jílovců a vedlejších produktů mullitového prachu (používaných ke zvýšení obsahu oxidu hlinitého a mullitu). Celkově byly navrženy čtyři jednotlivé vzorce s obsahem Al2O3 mezi 45 a 50% hmotnostními; vzorky byly různě vypalovány, a to jak v laboratorní peci, tak v průmyslové tunelové peci. Účinky opakované palby byly zkoumány během průmyslových pilotních testů. Minerální a chemické složení a mikrostruktury surovin i navržených agregátů byly důkladně zkoumány pomocí rentgenové fluorescenční spektroskopie, práškové rentgenové difrakce a optických a rastrovacích elektronových mikroskopů. Rovněž byla studována pórovitost, minerální složení a vývoj velikosti krystalů mullitu během procesu vypalování. Na základě získaných výsledků byl vybrán vzorec s perspektivou, která bude použita jako nový mullitový grogr, který má podobné vlastnosti jako dostupné komerční produkty, avšak se sníženými náklady na výrobu. Kvalita grogu určuje do značné míry vlastnosti konečného produktu. Optimalizace agregátů pro konkrétní žáruvzdorné materiály má tedy velký význam. Výroba inženýrských agregátů poskytuje příležitost k využití průmyslových vedlejších produktů.
Description
Citation
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en