آجر نسوز آلومینا کربنی با پیوند آلی: پتانسیل مواد بازیافتی Al2O3

این پست را به اشتراک بگذارید :

آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5  مصرف‌شده از پاتیل­ های فولادی در این مقاله توصیف شده است و بر اثرات زیست‌محیطی تخلیه آن‌ها تمرکز می‌کند، و به احتمال استفاده مجدد از موادی اشاره می‌کند که کمتر در اثر خوردگی تخریب می‌شوند. تجزیه پذیری دیرگدازهای مصرف شده در آب نشانگر درجه خوردگی آنها است. بنابراین آجرهای نسوز خرد شده در آب و یک محیط ضعیف اسیدی (به ترتیب pH = 5.95 و 4.21) شسته شدند. مقدار pH، هدایت، پتانسیل ردوکس و غلظت یون‌ها در شیرابه‌ها اندازه‌گیری شد. برای مواد جدید آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5 تولید شده مقدار pH شیرابه ها در حدود 8.5 است، در حالی که قلیائیت شیرابه از مواد آجری مصرف شده با افزایش محتوای ترکیبات خورنده آهک افزایش می یابد (pH = 10 – 12). محیط های قلیایی از آزاد شدن یون های فلزات سنگین جلوگیری می کنند. در زیر سطح نازک به شدت خورده شده، مواد نسوز فقط اندکی خراب می شوند. هنگامی که آجر خرد می شود، توزیع مجدد اجزا به بخش های دانه ای رخ می دهد. C و MgO در بخش ریز (زیر 1 میلی متر) و Al2O3 در کسرهای درشت (1 – 2.5 میلی متر). با توجه به قیمت مواد خام، بهتر است با بازیابی دانه ها Al2O3 ادامه یابد.

معرفی

هزینه مواد نسوز برای پوشش جرم با دمای بالا در حال افزایش است. دلیل اصلی آن افزایش قیمت مواد اولیه مرغوب و واردات آنها از فواصل دور است. آجر های با مقاومت در برابر خوردگی بیشتر (مانند آجر نسوز آلومینا کربنی) و دوام طولانی مدت تعداد تعمیرات روکش های کوره را کاهش داده اند. از آنجایی که الزامات کیفیت نسوز همراه با افزایش تقاضا برای مواد خام در حال رشد است، توجه مستمر به مواد اولیه و فناوری های تولید دیرگدازها معطوف شده است. فرآیندهای خوردگی و فعل و انفعالات دیرگدازها با سرباره ها، فلزات مذاب، شیشه و گازهای خورنده به شدت مورد مطالعه قرار می گیرند [1-7]. مصرف مواد سرامیکی مقاوم در برابر حرارت در صنعت فولاد بالاست. به عنوان مثال، 1.2 – 1.5 کیلوگرم پوشش نسوز اعمال شده در مبدل و پاتیل ریخته گری برای تولید 1 تن فولاد مورد نیاز است و 5 تا 15 کیلوگرم نسوز برای کوره های قوس الکتریکی به ازای هر 1 تن فولاد مورد نیاز است [8،9]. در طول چرخه تولید، حدود 35 درصد از مواد دیرگداز توسط فلز مذاب و سرباره حل می شود و مابقی دفن یا بازیافت می شود [10].

البته هر رویکردی که دوام مواد نسوز را افزایش دهد باعث صرفه جویی در منابع مواد خام می شود. امکان دیگر استفاده ثانویه از آسترهای فرسوده یا بازیابی آنها است، رویکردی که امروزه به ندرت در کارخانه ها استفاده می شود، اما برای صرفه جویی در مواد خام در آینده ضروری است. در سال‌های اخیر، نظارت جامع‌تر از تأثیر ضایعات مختلف بر محیط‌زیست و کیفیت آب‌های زیرزمینی در محل‌های دفن زباله، و افزایش هزینه‌ها و پر کردن، تولیدکنندگان فلز را به حداقل رساندن خروجی پسماندهای نسوز تشویق کرده است [11-13]. بنابراین شرکت های تولیدی شروع به درک پتانسیل مواد نسوز مصرف شده همچون آجر نسوز آلومینا کربن برای بازیافت می کنند. البته اگر قرار باشد از این گزینه استفاده شود، شرکت ها را ملزم می کند تا تعمیرات اساسی لاینینگ را با همکاری نزدیک با تولیدکنندگان مواد نسوز انجام دهند. جدای از محل های دفن زباله رایگان، بسته به درجه تخریب نسوزهای آستر مصرف شده، گزینه های بیشتری برای بازیافت و استفاده بیشتر وجود دارد:

● استفاده مجدد برای تولید آجرها وجرم های نسوز جدید.

● استفاده به عنوان افزودنی به دیگر جرم های سرامیکی و مصالح ساختمانی.

● استفاده به عنوان تهویه کننده سرباره یا منبع سوخت (به دلیل محتوای کربن).

● به عنوان مواد پشت بند، یا برای تثبیت خاک نسوز و اهداف دیگر استفاده می شوند.

موفقیت بازیابی مواد دیرگداز به امکانات تکنولوژیکی جداسازی و تمیز کردن اجزا بستگی دارد. اتصالات مکانیکی مناسب آجرهای مصرف شده، توانایی آنها در رهاسازی ذرات و میزان آلودگی شیمیایی پارامترهای مهمی هستند، اما عوامل کلیدی برای تحقق فناوری های بازیافت، سادگی و کارایی کل فرآیند تکنولوژیکی و هزینه کم است. مقاله حاضر به آجر نسوز آلومینا کربنی  مصرف  شده بر روی پایه مواد نسوز آلومینا کربنی منیزیت می پردازد که به عنوان آسترهای کاری پاتیل های فولادی استفاده می شوند. آجر نسوز آلومینا کربنی مبتنی بر بوکسیت با چسب آلی با مقاومت عالی در برابر فلزات مذاب، مقاومت مکانیکی در دمای بالا و مقاومت در برابر پوسته شدن حرارتی و خوردگی سرباره مشخص می‌شوند. آجرهای نسوز بیش از 5 درصد وزنی کربن و مقادیر کمتری از منیزیم خوب و افزودنی آنتی اکسیدانی. هزینه بالای بوکسیت هزینه آجرهای نسوز را تعیین می کند [4، 8]. این مطالعه با هدف شناسایی دیرگدازهای مصرف شده بوکسیت از آستر پاتیل و اشاره به امکان جداسازی اجزا به کلاس های اندازه ذرات مختلف و استخراج ناخالصی های قلیایی توسط حلال آبی می پردازد.

مطالعات تجربی

مواد

آجرهای مورد مطالعه در اینجا آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5 هستند که در برابر دمای سرویس تا 1700 درجه سانتیگراد مقاومت می کنند. چگالی ظاهری آنها حداقل 2960 کیلوگرم بر متر مکعب است و استحام خرد شدن سرد (CCS) 50 مگاپاسکال است (STN EN 12475-4 [21]). آجر نسوز آلومینا کربنی کلاس  5/70  (AC70/5)حاوی ≥ 78 درصد وزنی Al2O3، ≥ 6.5 درصد MgO، 2.3 درصد SiO2، 1.2 درصد Fe2O3 و ≥ 5 درصد C از مخلوط بوکسیت (کسری اندازه 0-6 میلی متر) تولید می شود.

کوراندوم قهوه ای (اندازه ذرات < 0.09 میلی متر) و کلینکر MgO (کسری اندازه 0 – 3.15 میلی متر). آجر نسوز آلومینا کربنی مصرف شده از آستر پاتیل های فولادی “SOLP” (پس از 198 دوره ریخته گری) به دست آمدند، به شکل 1 مراجعه کنید. یک گروه از نمونه ها با خرد کردن مواد از هسته آجرهای مصرف شده (با برچسب BB) تهیه شد. از سطح (با برچسب BS)، و لایه خورده حذف شده بود. ضخامت 20 میلی متر نمونه های دانه ای مرجع از آجرهای جدید (با برچسب BN) تهیه شد. این مواد به اندازه دانه کوچکتر از 2.5 میلی متر خرد شدند. بخشی از نمونه ها به دو بخش اندازه (0-1 میلی متر و 1-2.5 میلی متر) تقسیم شدند. سطح ویژه اندازه گیری شده (Quantachrome NOVA-1000؛ گاز نیتروژن، ارزیابی از طریق روش BET)، نسبت مغناطیسی (یعنی کسر وزنی اجزای مغناطیسی، عمدتا آهن فلزی) و اتلاف در هنگام اشتعال (1000 درجه سانتیگراد در 1 ساعت) نمونه های دانه ای در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1-مشخصه اصلی نمونه های به دست آمده ازآجر نسوز آلومینا کربنی 70/5  سربع مصرف شده
جدول 1-مشخصه اصلی نمونه های به دست آمده ازآجر نسوز آلومینا کربنی 70/5  سربع مصرف شده

سطح ویژه اندازه گیری شده (Quantachrome NOVA-1000؛ گاز نیتروژن، ارزیابی از طریق روش BET)، نسبت مغناطیسی (یعنی کسر وزنی اجزای مغناطیسی، عمدتاً آهن فلزی)، و اُفت حرارتی (1000 درجه سانتیگراد در 1 ساعت) همه نمونه ها در جدول 1 نشان داده شده است. ترکیب شیمیایی کسر های 0 – 1 میلی متر، 1 – 2.5 میلی متر، و 0 – 2.5 میلی متر، تعیین شده توسط روش های آنالیز کلاسیک، در جدول 2 نشان داده شده است. نمونه های درشت دانه (1 تا 2.5 میلی متر) با تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس/XRD (Rigaku MiniFlex 600) و رکوردهای XRD نشان داده شده در شکل 2 با استفاده از نرم افزار تحلیل کیفی PDXL 2 و پایگاه داده معدنی و سرامیک ICCD مورد بررسی قرار گرفتند. جدول 3) دانه های موجود در بخش های آجری پس از پوشش دهی با کربن توسط EDS (Jeol JSM 7000F با سیستم های تحلیلی EDX و EBSD) مورد بررسی قرار گرفت (جدول 4).

شکل 1- پاتیل فولادی با استفاده از آجرهای AC 70/5 (آجر  نسوز آلومینا کربنی 70/5) [9] و آجر مصرف شده.
شکل 1- پاتیل فولادی با استفاده از آجرهای AC 70/5 (آجر  نسوز آلومینا کربنی 70/5) [9] و آجر مصرف شده.
جدول 2-تجزیه و تحلیل شیمیایی کسر اندازه ذرات آجر  نسوز آلومینا کربنی 70/5 مصرف شده پس از خرد کردن.
جدول 2-تجزیه و تحلیل شیمیایی کسر اندازه ذرات آجر  نسوز آلومینا کربنی 70/5 مصرف شده پس از خرد کردن.
شکل 2- الگوی XRD نمونه درشت دانه از آجر  نسوز آلومینا کربنی 70/5.
شکل 2- الگوی XRD نمونه درشت دانه از آجر  نسوز آلومینا کربنی 70/5.
جدول 3- نسبت فاز کوراندوم، گرافیت و MA-spinel در آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5.
جدول 4-محتوای تقریبی عناصر در دانه های کوراندوم از کسری 1-2.5 میلی متر (EDS - تجزیه و تحلیل / مقادیر متوسط از حداقل 4 دانه).
جدول 4-محتوای تقریبی عناصر در دانه های کوراندوم از کسری 1-2.5 میلی متر (EDS – تجزیه و تحلیل / مقادیر متوسط از حداقل 4 دانه).

تست لیچینگ

نمونه های آجر نسوز آلومینا کربنی در آب دیونیزه (0.05 ± 5.95 = pH (رسانایی σ = 2 – 3 μS∙cm-1؛ پتانسیل اکسیداسیون / کاهش – ORP = 100 میلی ولت) و / یا در محلول اسید ضعیف (pH = 0.05 ± 4.21) شسته شدند. رسانایی 18 – 20 μS∙cm–1؛ ORP = 245 میلی ولت در دمای 20 درجه سانتیگراد. محلول اسید از محلول رقیق اسید سولفوریک / اسید نیتریک (نسبت وزن 6:4) تهیه شد. شرایط شستشو آزمایش بر اساس روش های توصیه شده بین المللی است [22، 23]. آزمایشات دسته ای با نسبت مایع به جامد (L: S) = 10 در دمای اتاق انجام شد. محیط مایع (50 میلی لیتر) به 5 گرم از نمونه خشک اضافه شد. نمونه های خشک با کسرهای اندازه مشخص در بطری های پلی اتیلن، بر روی یک روتاتور (Multi RS-60 Biosan) با سرعت 15 دور در دقیقه در طول آزمایش ها به هم زده شدند. pH/ORP/D.O.Multi-9310 دیجیتال، Cond 311 SET2. پس از فیلتراسیون شیرابه ها، غلظت یون ها توسط طیف سنجی نشری پلاسما-اتمی جفت القایی (ICP) اندازه گیری شد. -AES/iCAP 6000 Series). آزمایش ها 3 تا 5 بار تکرار شد و مقادیر میانگین در جداول 5 و 7 و شکل های 3 و 4 نشان داده شده است.

شکل 3-تغییرات رسانایی و pH شیرابه ها با زمان شستشو. آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5. AC 70/5: BN – آجرهای استفاده نشده، BB – هسته آجر مصرف شده، BS – سطح آجر مصرف شده (شرایط شستشو: آب یونیزه شده با pH اولیه = 5.95).
شکل 3-تغییرات رسانایی و pH شیرابه ها با زمان شستشو. آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5. AC 70/5: BN – آجرهای استفاده نشده، BB – هسته آجر مصرف شده، BS – سطح آجر مصرف شده (شرایط شستشو: آب یونیزه شده با pH اولیه = 5.95).

نتایج

خصوصیات آجرنسوز آلومینا کربنی 70/5(AC70/5)

آجرنسوز آلومینا کربنی 70/5 (AC70/5) بدون ملات چسباننده در پاتیل فولادی اجرا می شوند. نفوذ سرباره به لایه خورده شده چندین میلی متر عمق دارد. ترک های بین لایه سطحی خورده شده و هسته آجری کمتر آسیب دیده جداسازی لایه ها از آجرهای هسته را آسان تر کرده است (شکل 1 را ببینید). نمونه از سطح (BS)، که به شدت توسط فلز مذاب و سرباره خورده شده است، حاوی اجزای مغناطیسی است و تلفات کمتری را در هنگام اشتعال نشان می دهد (جدول 1). که به تغییرات رنگ و وزن به محتوای کربن در نمونه ها اشاره دارد. لازم به ذکر است که ذرات شکل پذیر (آهن) بزرگتر از 2.5 میلی متر از نمونه ها برای آنالیز شیمیایی و آزمایشات شستشوی بعدی حذف شده اند. نتایج آنالیز شیمیایی نمونه های BB و BS در جدول 2 نشان داده شده است که مقادیر باقیمانده های نامحلول را فهرست می کند. می توان فرض کرد که این باقیمانده ها عمدتاً از Al2O3 مقاوم در برابر حرارت و شیمیایی تشکیل شده اند. تفاوت در محتویات CaO و K2O بین نمونه های BS و BB، خوردگی قوی لایه سطحی (BS) را تایید می کند. هسته های آجری (BB) دارای محتوای بسیار کمتری از CaO و محتوای بیشتری از Al2O3 و ترکیبات قابل احتراق (کربن) هستند. با مقایسه محتوای عناصر (اکسیدها) در بخش‌های نمونه‌های BB، توزیع مجدد Al2O3، MgO و اجزای قابل احتراق (کربن) مشاهده می‌شود. کربن و MgO بسیار ریز هستند و بنابراین در کلاس اندازه 0 تا 1 میلی متر جمع می شوند. نسبت وزنی کسرهای 0-1 میلی متر و 1-2.5 میلی متر تقریباً 50:50 بود.

جدول 5-غلظت یون ها در شیرابه ها پس از 24 ساعت لیچینگ
جدول 5-غلظت یون ها در شیرابه ها پس از 24 ساعت لیچینگ
شکل 4-مقایسه رسانایی شیرابه از نمونه های دانه ریز و درشت a) BB و b) BS; متوسط: ضعیف محلول اسید (PH اولیه = 4.21)، با محلول تازه جایگزین شده است پس از هر شستشو.
شکل 4-مقایسه رسانایی شیرابه از نمونه های دانه ریز و درشت a) BB و b) BS; متوسط: ضعیف محلول اسید (PH اولیه = 4.21)، با محلول تازه جایگزین شده است پس از هر شستشو.

الگوی XRD و تجزیه و تحلیل فاز نمونه‌های درشت دانه از آجر نسوز آلومینا کربنی (1-2.5 میلی‌متر) BN، BB و BS محتوای غالب کوراندوم و گرافیت را تأیید می‌کنند (شکل 2). علاوه بر فازهای کوراندوم و گرافیت، پریکلاز و MA-اسپینل و آثار TiO/TiO2 و Al نیز شناسایی شد (جدول 3). محتویات MA-spinel در نمونه به ترتیب BN (1 – 2.5 میلی متر) < BB (1 – 2.5 میلی متر) < BB (0 – 2.5 میلی متر) < BS (1 – 2.5 میلی متر) افزایش می یابد. نتایج آنالیز عنصری (از طریق EDS) چند ذره از کسرهای 1 تا 2.5 میلی‌متری نمونه‌های BN، BB و BS، به ترتیب، تأیید کرد که دانه‌های Al2O3 با خلوص بالا امتناع می‌کنند. میانگین ترکیب دانه‌های Al2O3 در جدول 4 آمده است. دانه‌هایی با محتوای بالاتر MgO تنها به‌طور استثنایی شناسایی شدند و ترکیب آنها نسبت به دانه‌های Al2O3 متغیرتر بود. برای مقایسه، آنالیز دانه های MgO از نمونه BS داده شده است: 16% Al: (1% Si): 36% Mg: 6% Ca: 0.5 Fe: 40 wt.

% O و آثاری از Na، K و Ti. از آنجایی که نمونه‌ها برای آنالیز EDS با پودر SiC بدون آب صیقل داده شدند و سپس با کربن پوشش داده شدند، کربن در ارزیابی‌ها لحاظ نمی‌شود.

پایداری آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5مصرف شده در محیط های آبی

استخراج عناصر از نمونه‌های دانه­ای (جدول 1) در مجموعه‌ای از آزمایش‌های لیچینگ دسته‌ای با آب دیونیزه (pH = 5.95) و محلول اسید ضعیف (pH = 4.21) در نسبت L:S = 10 انجام شده است. قابلیت استخراج اجزاء یکی از شاخص های درجه خوردگی دیرگدازهای مصرف شده است.

آزمایش شستشوی دسته ای یک مرحله ای در آب یونیزه و آب اسید ضعیف

تغییرات رسانایی و مقدار pH در شیرابه ها در طول شستشوی مداوم در شکل 3 آورده شده است. رسانایی عصاره های آجر استفاده نشده (BN) و هسته آجر فرسوده (BB) قابل مقایسه است و تنها با زمان شستشو اندکی افزایش می یابد.. بر خلاف آن، رسانایی و همچنین pH در شیرابه از سطح آجر (BS) در ابتدا به طور قابل توجهی افزایش می یابد، اما پس از 2 ساعت مقادیر به طور مجانبی به یک مقدار حد نزدیک می شوند. رسانایی به خوبی با غلظت یون ها در محلول ارتباط دارد (جدول 5، شکل 3). تفاوت بین شیرابه‌های به‌دست‌آمده از نمونه‌های BB و BS زیاد است، به‌عنوان یک نتیجه از اثر تهاجمی روی آجر نسوز آلومینا کربنی توسط ذوب فلز خورنده در دمای سرویس (حدود 1500 درجه سانتی‌گراد). در جدول 5 مقادیر متوسط غلظت یون در شیرابه های آب دیونیزه شده (PH اولیه = 5.95) و محلول اسید ضعیف (PH اولیه = 4.21) پس از 24 ساعت مقایسه شده است. از آنجایی که اجزای شسته شده تفاوت بین pH اولیه آب دیونیزه و محلول اسید ضعیف را به سرعت حذف می کنند، تفاوت در غلظت ها نسبتاً کم است. به نظر می رسد که یون های سدیم و پتاسیم کمی کارآمدتر در اسید ضعیف آزاد می شوند. وجود یون های گوگرد در عصاره، محتوای سولفات ها در آجرهای مصرف شده را تایید می کند. غلظت بالای یون‌های Al3+ و Ca2+ در شیرابه‌های نمونه‌های BS نشان‌دهنده زوال سطح توسط سرباره حاوی کلسیم است. به احتمال زیاد، شیرابه های قلیایی قوی (pH ~ 12) از قبل با یون ها اشباع شده اند. به همین دلیل، آزمایش های بیشتری با حلال جایگزین انجام شد. یون‌های سرب، مس و کروم نه در آب یونیزه‌شده و نه در محلول اسید ضعیف شناسایی شده‌اند، یون‌های روی تنها در غلظت‌های کمتر از 0.05 میلی‌گرم در لیتر مشاهده شدند. برای تأیید اینکه آیا یون‌های سرب، مس، روی و کروم را می‌توان از آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5 (AC 70/5) مصرف شده استخراج کرد، آزمایش‌های لیچینگ با محلول اسید قوی (H2SO4 و HNO3 به نسبت 6:4) با pH اولیه 1 انجام شد. نتایج فهرست شده در جدول 6 نشان می دهد که عناصر آزاد شده از آجرها می توانند pH را بهترتیب برای نمونه های BB و BS به 3.77 و 4.55 در طول 1 ساعت شستشو برسانند. تحت این شرایط، محتوای بالای یون‌های آهن، روی و مس در شیرابه‌ها در واقع اندازه‌گیری شد، اما محتوای سرب و کروم هنوز ناچیز است.

جدول 6-غلظت یون ها در شیرابه ها پس از 1 ساعت شستشو (محیط اسیدی با pH اولیه 1).
جدول 6-غلظت یون ها در شیرابه ها پس از 1 ساعت شستشو (محیط اسیدی با pH اولیه 1).

تفاوت در ترکیب اندازه ذرات درشت و ریز نمونه ها از هسته آجر نسوز آلومینا کربنی مصرف شده درجه کوچک نفوذ عناصر سرباره به هسته آجر نسوز آلومینا کربنی (نمونه BB در جدول 2 و شکل 2) شروع به مطالعه توزیع مجدد عناصر در طبقات کرد. کسر اندازه ذرات زیر و بالاتر از 1 میلی متر با جزئیات بیشتری تجزیه و تحلیل شد. مشاهده شده تفاوت در شیرابه طبقات دانه ریز و درشت در شکل 4 و جدول 7 ذکر شده است. پس از جایگزینی محیط با محیط تازه، قلیاییت شیرابه ها به طور مکرر افزایش می یابد و pH به مقدار بدست آمده در چرخه 1 همگرا می شود. در مورد نمونه های BB ریز، pH حدود 1 درجه بیشتر از نمونه های درشت و رسانایی بیش از 3 برابر بیشتر است (شکل 4a). در مورد نمونه های BS از سطح خورده شده، مقادیر pH از شیرابه ها قابل مقایسه هستند (11.5 – 12).

جدول 7-غلظت یون‌های شیرابه حاصل از بخش‌های ریز و درشت BB a BS در پایان چرخه‌های شستشو. جایگزینی محلول اسید متوسط – ضعیف              (pH = 4.21، محتوای S در محلول اولیه = 0.5 mg/l-1).

رسانایی غلظت تمام یون ها در شیرابه را منعکس می کند (جدول 7). ترجیحاً یون‌های Na+، K+ و Sx از هر دو نمونه ریز و درشت استخراج می‌شوند. غلظت آنها در شیرابه ها با تعداد سیکل های آبشویی کاهش می یابد. محتوای Al3+، Si4+ و Ca2+ در شیرابه ها به درجه زوال مواد در اثر خوردگی، ترکیب طبقه دانه ای، زمان شستشو و pH محلول ایجاد شده در طول شستشو بستگی دارد.

بحث

رفتار دیرگدازهای کوراندوم-کربن مصرف شده در محل دفن

 سطح ویژه نمونه های دانه ای آزمایش شده (0-2.5 میلی متر) در این مورد از شستشو تعیین نمی شود زیرا ذرات ریز کربن مسئول مقدار بالاتری از سطح هستند (جدول 1). ). تجزیه و تحلیل شیمیایی شیرابه‌های آجر نسوز آلومینا کربنی تأیید کرد که مواد اولیه تمایل دارند به طور دائم آب اسیدی خنثی و ضعیف را به منطقه قلیایی منتقل کنند (PH تقریباً 8.5). محصولات خوردگی در لایه سطحی نازک آجرهای نسوز مجدد باعث افزایش غلظت بالای یون های Ca2+ و Al3+ در عصاره های نمونه های BS می شود (جدول 5 و 7). تغییر pH به ناحیه قلیایی (11-12) به دلیل غلظت بالای یون های Ca2+ است که به طور غیر قابل مقایسه ای بیشتر از یون های Na+ و K+ است. لازم به ذکر است که محلول اشباع Ca(OH)2 pH برابر با 7/12 تولید می کند [24]. ترکیبات سدیم و پتاسیم خورنده در آب محلول هستند و ترجیحاً شسته می شوند. غلظت های بالا از فلزات سنگین نظارت شده (سرب، مس، کروم) در شیرابه های قلیایی تشخیص داده نشد. غلظت آهن و یون های فلزات سنگین هم در شیرابه های خنثی و هم در شیرابه های قلیایی کم بود [24]. با این حال، اگر نمونه‌ها در محیط بسیار اسیدی (pH = 1) شسته شوند، pH در اولین ساعت شستشو تنها به 3.5 – 4.5 رسیده و غلظت‌های بالاتر Cu2+، Zn2+ و Fe2/3+ اندازه‌گیری شد (جدول 6). محلول های قلیایی قوی برای سیلیکات ها و آلومینوسیلیکات ها خورنده هستند و ترکیبات سرباره (Al-Si-O) و مواد نسوز Al2O3 تحت چنین شرایطی مورد حمله قرار می گیرند. تاثیر متقابل در محلول چند جزئی و احتمال رسوب همزمان وجود دارد. فرآیند رسوب به شرایط مختلفی بستگی دارد، عمدتاً غلظت مخلوط ها، pH ایجاد شده و دما. در طول شستشو، زمانی که محیط (جدول 7) جایگزین شد، پتانسیل کاهش اکسیداسیون و کاهش شیرابه ها از 60- تا 30 میلی ولت (t = 20 درجه سانتیگراد) در نوسان بود. برای غلظت اندازه گیری شده Al3+ = 100 mg∙l-1. Ca2+ = 148 mg∙l-1، Si4+ = 1.4 mg∙l-1، Sx = 1.6 mg∙l-1 و Mg2+ = 2.4 mg∙l-1، مقادیر pH در محدوده 10-12 و E = (60-). تا 30 میلی ولت،

رسوب هیدرات های کلسیم- آلومینا- سیلیکات پیش بینی شده است (محاسبه شده توسط نرم افزار HSC 25]). فرآیندهای رسوب بسیار پیچیده هستند. به طور خاص، وجود CO32- در آب باعث رسوب هیدروژن-کربنات ها می شود. PH کمی قلیایی از آزاد شدن فلزات سنگین در محلول جلوگیری می کند.

بازیابی آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5 (AC 70/5) مصرف شده

بازیابی مواد کوراندوم از آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5 پس از استفاده مستلزم خرد کردن آجرهای مصرف شده به اندازه ذرات مربوط به دانه بندی ورودی ماده Al2O3 است. یک مزیت این است که قطعات شدیدا آسیب دیده (در سطح آجر) خواص مکانیکی و مغناطیسی متفاوتی دارند و بنابراین به راحتی از بقیه جدا می شود. بخش‌های به‌دست‌آمده از خرد کردن نشان داد که کربن و MgO در بخش کوچک (<0.1 میلی‌متر) و Al2O3 در اندازه بزرگ تجمع می‌یابند. کسر (1 – 2.5 میلی متر)، جدول 1.

سطح خورده شده دارای ترکیبی نزدیک به تهویه کننده های سرباره و مقدار بیشتری از آهن است. وجود ترکیبات آهن از نظر خواص مغناطیسی سودمند است، در حالی که کربن موجود می تواند به عنوان منبع گرما عمل کند (جدول 2). آنالیز پراش اشعه ایکس به ترتیب تفاوت در ترکیب فازی کسرهای 1-2.5 میلی متری نمونه های BN، BB و BS را نشان داد (شکل 2). مقایسه محتویات فاز فهرست شده در جدول 3 نشان دهنده مقدار بالاتر اسپینل (MgAl2O4) در آجر نسوز آلومینا کربنی مصرف شده است که در نتیجه دمای بالای اجزای بوکسیت با MgO ریز در مخلوط نسوز است. فازهای شناسایی شده نتایج کار سایر نویسندگان [4] است که فرآیندهای دمای بالا در دیرگداز Al2O3-MgO-C، از جمله تغییرات در ترکیب شیمیایی و فازی را مورد مطالعه قرار دادند. تجزیه و تحلیل آزمایشی EDX دانه های > 1 میلی متر به خلوص دانه های کوراندوم غالب اشاره دارد (جدول 4). آنالیزهای شیمیایی و آزمایش‌های شستشو با نمونه‌های دانه‌دار از آجرهای مصرف‌شده در محیط آبی، درجه پایینی از تخریب را در مواد هسته آجر نشان داده‌اند. محتوای Na- و K- را می توان با شستشو از بین برد (جدول 7) و کربن را می توان با احتراق نمونه دانه ای حذف کرد. استفاده از بخش غنی از Al2O3 به فاز و ترکیب شیمیایی، ناخالصی ها، پایداری حرارتی آلودگی ها و چگالی، شکل و اندازه ذرات بستگی دارد.

نتیجه گیری

آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5  (AC 70/5) مصرف شده از آسترهای پاتیل فولادی به شدت روی سطح کار خورده می شوند. محتوای Ca2+ در لایه سطحی نازک زیاد است. مقدار کمی از ترکیبات Na-، K- و S در هسته و سطح آجرهای مصرف شده وجود دارد. آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5  (AC 70/5) از آجرهای جدید و استفاده نشده، مقدار pH شیرابه را تقریباً 8.7 نگه می دارد. دیرگدازهای مصرف شده که دچار خوردگی شده اند ظرفیت بالاتری برای انتقال pH به ناحیه قلیایی دارند (11.5-12). pH عمدتاً به دلیل غلظت بالای یون های Ca2+ آزاد شده همراه با Al3+ در طول شستشو به ناحیه قلیایی تغییر می کند. PH حلالیت جامدات را کنترل می کند و انحلال فلزات سنگین در ناحیه قلیایی به شدت مهار می شود. آزمایشات لیچینگ تایید می کند که دفن آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5  (AC 70/5)  هیچ تاثیر منفی بر آلودگی آب های زیرزمینی با فلزات سمی نخواهد داشت و همچنین مواد زیر لایه نازک سطحی خورده آسیب زیادی نمی بینند. در مورد بازیابی قطعات آجر نسوز آلومینا کربنی 70/5  (AC 70/5) مصرف شده، ابتدا باید بیشترین خوردگی قطعات آجر را طی فرآیند تخریب به صورت مکانیکی جدا کرد. مزیت این است که آجرها دیگر با کلاسور چسبانده نمی شوند. اجزاء در طول تجزیه به بخش های درشت و ریز توزیع می شوند. Al2O3 در بخش درشت (1 – 2.5 میلی متر) متمرکز شده است. سدیم و پتاسیم به‌دست‌آمده در این بخش را می‌توان با شستشو با آب تا حدی کاهش داد. از سوی دیگر، کسر ریز حاوی کربن قابل احتراق بیشتری است. سادگی و کارایی فرآیندهای تصفیه که منجر به بازیابی کسر خاصیت خاص می شود و هزینه های پایین، عوامل تعیین کننده برای تحقق احتمالی این نوع بازیافت مواد هستند.

عضویت در خبرنامه

اطلاع از آخرین اخبار و مقالات ویستا آسمان

اخبار و مقالات مرتبط

Related news & articles

Leave A Comment