ІННОВАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА ПЕРИКЛАЗОШПІНЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2026.2.06Ключові слова:
периклазошпінельні матеріали, технологія виробництва, фізико-механічні властивості, термостійкість, технологічна схема виробництваАнотація
У роботі розглянуто особливості розробки та отримання периклазошпінельних вогнетривких матеріалів для футерування обертових цементних печей, що працюють в умовах інтенсивних термічних, механічних і хімічних навантажень. Футерівка оберто-вих печей, особливо в зоні максимальних температур, зазнає інтенсивного впливу низ-ки руйнівних факторів – високотемпературне навантаження, механічне стирання вна-слідок руху клінкеру, хімічна взаємодія з розплавами, а також напруження, пов’язані зі структурними змінами матеріалу. Обґрунтовано доцільність заміни периклазохроміто-вих вогнетривів на периклазошпінельні у зв’язку з екологічними обмеженнями, пов’язаними з утворенням токсичного шестивалентного хрому. Досліджено вплив складу багатокомпонентної системи MgO–Al2O3–FeO–TiO2 на формування структури та властивостей матеріалів. Особливу увагу приділено ролі шпінельної фази у забезпе-ченні термостійкості, міцності та здатності до формування захисного гарнісажного ша-ру. Встановлено, що введення модифікуючих добавок до складу шихти підвищує здат-ність матеріалу протистояти термомеханічним і корозійним впливам експлуатаційного середовища. Це досягається завдяки формуванню специфічної дисипативної мікро-структури та комплексу фаз, які здатні узгоджено взаємодіяти в умовах граничних на-вантажень і частково компенсувати надлишкову енергетичну дію, що в підсумку спри-яє збереженню цілісності структури вогнетриву. Встановлено, що введення ільменіто-вого концентрату до складу модифікатора сприяє ущільненню матеріалу після випалу та підвищенню його корозійної стійкості. За результатами виконаних досліджень встановлено, що отримані фізико-технічні характеристики матеріалів відповідають вимо-гам, які висуваються до периклазошпінельних матеріалів, призначених для футеруван-ня високотемпературних зон обертових цементних печей.
Посилання
Shvachko D. G., Shcherbina V. Yu., Borshchik S. A. Thermal protection insulation in the lining of the rotary kilns. Modern Engineering and Innovative Technologies. 2021. Iss. 16, pt. 1. P. 18–23.
Wang D., Li Y., Li Y., Li R., Li Y. Optimizing performance of magnesia-spinel brick used at cement rotary kiln. Advanced Materials Research. 2011. Vol. 250–253. P. 588–594.
Liu G., Li N., Yan W., Gao C., Zhou W., Li Y. Composition and microstructure of a periclase-composite spinel brick used in the burning zone of a cement rotary kiln. Ceramics International. 2014. Vol. 40, No. 6. P. 8149–8155.
Fan Q., Xueke D., Wengang Y., Guoqi L., Hongxia L. Research progress of magne-sia chrome refractories and their application in greenization for high temperature furnace. Ma-terials Reports. 2019. Vol. 33, No. 23. P. 3882–3891.
Malfliet A., Lotfian S., Scheunis L., Petkov V., Pandelaers L., Jones P. T., Blanpain B. Degradation mechanisms and use of refractory linings in copper production processes: A crit-ical review. Journal of the European Ceramic Society. 2014. Vol. 34, No. 3. P. 849–876.
Ludwig M., Sniezek E., Jastrzebska I., Prorok R., Li Y., Liao N., Nath M., Vlcek J., Szczerba J. Corrosion resistance of MgO- and Cr₂O₃-based refractory raw materials to PbO-rich Cu slag determined by hot-stage microscopy and pellet corrosion test. Materials. 2022. Vol. 15. 725.
Zhenxin G. Phase relationship at subsolidus temperature of MgO–MgAl₂O₄–ZrO₂ subsystem. China’s Refractories. 2020. Vol. 29, No. 1. P. 1–6.
Kusiorowski R. Effect of titanium oxide addition on magnesia refractories. Journal of the Australian Ceramic Society. 2020. Vol. 56. P. 1583–1593.
Gonçalves G. E., Pacheco G. R. C., Brito M. A. de M., Silva S. L. C. da, Lins V. de F. C. Influence of magnesia in the infiltration of magnesia-spinel refractory bricks by differ-ent clinkers. REM: Revista Escola de Minas. 2015. Vol. 68, No. 4. P. 409–415.
Borysenko O., Logvinkov S., Shabanova G., Pitak Y., Ivashura A., Ostapenko I. Subsolidus structure of the MgO–Al₂O₃–FeO–TiO₂ system. Chemistry & Chemical Technolo-gy. 2022. Vol. 16, No. 3. P. 367–376.
Borysenko O. M., Logvinkov S. M., Shabanova G. M., Ishchenko A. M., Arefiev V. O. Special features of the structure of modifier of periclase-spinel materials with an in-creased thermal shock resistance. Scientific Research on Refractories and Technical Ceram-ics: Collection of Scientific Papers. 2023. No. 122–123. P. 60–72.
Borysenko O., Logvinkov S., Shabanova G., Ishchenko A., Arefiev V. Analysis of volumetric changes of composite materials based on the MgO–Al₂O₃–FeO–TiO₂ system dur-ing phase formation. Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: New Solu-tions in Modern Technology. 2025. No. 1 (23). P. 3–8.
