Wpływ fazy spinelowej i jej prekursorów na właściwości betonów ogniotrwałych korundowo-spinelowych bezcementowych i ultra-niskocementowych

Abstract

Materiały ogniotrwałe to niemetaliczne materiały lub wyroby (włączając w to materiały zawierające pewną ilość metalu), których fizyczne i chemiczne właściwości umożliwiają ich zastosowanie w środowisku wysokotemperaturowym. Celem niniejszej rozprawy doktorskiej było określenie mechanizmu formowania się więźby hydraulicznej betonu w wyniku hydratacji składników osnowy w temperaturach poniżej 50°C, a następnie więźby ceramicznej w materiałach ogniotrwałych bezcementowych i ultra- niskocementowych korundowo-spinelowych podczas ich wypalania w temperaturze do 1500°C. W kontekście przyszłej aplikacji materiału, dodatkowym celem pracy było określenie roli ilości, rodzaju oraz składu fazy spinelowej w kształtowaniu właściwości fizycznych, mechanicznych, termomechanicznych i odpornościowych zaprojektowanego betonu. Otrzymane wyniki badań potwierdziły, że hydratacja osnowy, która zawiera zol glinowy oraz MgO w formie spiekanego proszku, pozwoliła na otrzymanie podwójnego warstwowego wodorotlenku magnezowo- glinowego. Zachodzące w trakcie obróbki cieplnej i wypalania reakcje rozkładu termicznego, rekombinacji tlenków mieszanych Mg(Al)O, a następnie ich reakcyjne spiekanie prowadzące do powstania fazy spinelowej w temperaturze 700°C zapobiegły obniżeniu wytrzymałości mechanicznej materiału w temperaturach 300-1000°C. Refractory materials are non-metallic materials or products (including those containing some metal) whose physical and chemical properties enable their use in high- temperature environments. The aim of this doctoral dissertation was to determine the mechanism of hydraulic bond formation in castables as a result of the hydration of matrix components at temperatures below 50°C, followed by the formation of a ceramic bond in non-cement and ultra-low-cement corundum-spinel refractories during firing at temperatures up to 1500°C. In the context of future material application, an additional objective was to determine the role of the amount, type, and composition of the spinel phase in shaping the physical, mechanical, thermomechanical, and corrosion resistance properties of the designed castable. The obtained results confirmed that hydration of the matrix containing alumina sol and deadburned MgO allowed the formation of Mg-Al layered double hydroxide. The thermal decomposition, recombination of mixed oxides Mg(Al)O, and subsequent reactive sintering leading to the formation of the spinel phase at 700°C enabled the reduction of mechanical strength loss in the temperature range of 300-1000°C.