Susuz boraks ergitme fırını refrakter tuğlaları üzerinde boraks pentahidrat alkaliliğinin etkileri
The effects of borax petahydrate alkaline on anhydrous borax melting furnace refractory bricks
Yazar: TUNCAY MORKOÇ
Danışman: PROF. DR. ALPAGUT KARA
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Susuz boraks üretim sürecinde, ergitme fırınlarında kullanılan refrakter malzemeler hem ürün kalitesini etkilemekte hem de en büyük maliyet kalemlerinden birini oluşturmaktadır. Bu tez çalışması 2 (iki) aşamadan meydana gelmektedir. Birinci aşamada mevcut susuz boraks ergitme fırınları içerisinde kullanılan ergitme döküm (fused cast) AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2) refrakter tuğlalar ve andaluzit esaslı yüksek alüminalı refrakter tuğlaların korozyon dirençleri kimyasal bileşime, sıcaklığa ve süreye bağlı olarak karşılaştırmalı incelenmiştir. AZS TİP-1, AZS TİP-2, AZS TİP-3 ve andaluzit esaslı yüksek alüminalı refrakter tuğlalar 850 °C 24 saat, 850 °C 48 saat ve 950 °C 24 saat süre ve sıcaklıkta ergimiş boraks pentahidratın korozyon atak testlerine tabi tutulmuştur. Deney sonucu numunelerin aşınma miktarları ölçülüp ve SEM analizleri yapılıp karşılaştırmalı incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda en düşük korozyon dayanımı sağlayan refrakterin, andaluzit esaslı yüksek alüminalı tuğla olduğu, ergitme döküm AZS refrakterlerin bünyesinde bulunan zirkonya miktarı arttıkça korozyona karşı dayanım miktarının arttığı görülmüştür. İkinci aşama deneysel çalışmaların amacı ise susuz boraks ergitme fırınlarında mevcut kullanılan refrakter malzemelere alternatif olabilecek, maliyet açısından avantaj sağlayabilecek, ürün kalitesini etkilemeyecek refrakter seçme çalışmalarıdır. Bu kapsamda grafit, krom manyezit, fused krom, mag-karbon ve silisyum karbür refrakterlerin 850 °C sıcaklık ve 12 saat süreyle ergimiş boraks pentahidrat ile etkileşimleri incelenmiştir. Alternatif refrakter bulma çalışmaları kapsamında üzerinde çalışılan bu refrakter tuğlaların susuz boraks ergitme fırınlarında kullanılmasının uygun olmadığı sonucuna varılmıştır.

Anahtar Sözcükler: Refrakter, Susuz Boraks, Boraks Pentahidrat, Korozyon

Abstract:
In the production process of anhydrous borax, the refractory materials used in melting furnaces both affect the product quality and constitute one of the biggest cost items.
This thesis work consists of 2 (two) stages. In the first stage, the corrosion resistance of fused cast AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2) refractory bricks and andalusite based high alumina refractory bricks used in existing anhydrous borax melting furnaces were comparatively investigated depending on chemical composition, temperature and time. AZS TYPE-1, AZS TYPE-2, AZS TYPE-3 and andaluzite based high alumina refractory bricks were subjected to corrosion attack tests of molten borax pentahydrate at 850 °C 24 hours, 850 °C 48 hours and 950 °C 24 hours. At the end of the experiment, the wear amount of the samples was measured and SEM analyzes were made and comparatively examined. As a result of the experiments, it has been seen that the refractory providing the lowest corrosion resistance is the andaluzite-based high alumina brick, and the amount of resistance to corrosion increases as the amount of zirconia in the melt cast AZS refractories increases. The purpose of the second stage experimental studies is to select refractory materials that can be an alternative to the existing refractory materials used in anhydrous borax melting furnaces, provide an advantage in terms of cost, and not affect the product quality. In this context, the interactions of graphite, chrome magnesite, fused chrome, mag-carbon and silicon carbide refractories with borax pentahydrate molten at 850 °C and 12 hours were investigated. It was concluded that these refractory bricks, which were studied within the scope of alternative refractory selection studies, are not suitable for use in anhydrous borax melting furnaces.

Keywords: Refractory, Anhydrous Borax, Borax Pentahydrate, Corrosion