Manyezit spinel tuğla üretiminde bağlayıcı olarak kalsiyum naftalen sülfonat kullanımının araştırılması ve optimum şartların belirlenmesi
Investigation of the use of calcium naphthalene sulfonate as a binder in magnesite spinel brick production and determination of optimum conditions
Yazar: ONUR AŞAMAN
Danışman: PROF. DR. ÖZKAN KÜÇÜK
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Refrakter malzemeler yüksek sıcaklıkla çalışan endüstrilerin vazgeçilmezidir. Manyezit spinel refrakter tuğlalar çimento sektöründe kullanılmakta olup, üretiminde bağlayıcı olarak kalsiyum lignosülfonat kullanılmaktadır. Son yıllarda orman yangınları ve benzeri nedenlerden dolayı kalsiyum lignosülfonat hammaddesinin temininde sıkıntı yaşanmaktadır. Bu çalışmada manyezit spinel tuğla üretiminde kullanılacak alternatif bağlayıcılar üzerinde araştırma yapılmış ve seçilen bağlayıcı ile üretim için optimum koşullar belirlenmiştir. Bağlayıcılardan bazıları kalsiyum naftalen sülfonat, sodyum naftalen sülfonat, magnezyum oksit, magnezyum sülfat ve melastır. Yapılan ön testler sonucunda en başarılı sonuçların kalsiyum naftalen sülfonat ile alındığı görülmüştür. Kalsiyum naftalen sülfonat kullanılarak manyezit spinel refrakter tuğla üretimi için optimum koşullar, Taguchi metodu kullanılarak bulunmuştur. Parametre olarak 4 farklı fraksiyonda deniz suyu sinterlenmiş manyezit (A: 3-5 mm, B: 1-3 mm, C: 0-1 mm ve D: Toz) ve 2 farklı fraksiyonda Sinter Spinel (E: 3-5 mm) ve F: 1-3 mm) olmak üzere toplam 6 parametre seçilmiş ve bunun için L16 (44x22) Taguchi ortogonal dizi tasarımı yapılmıştır. Elde edilen numunelere hacim ağırlığı, su emme, gözeneklilik ve mukavemet testleri yapılmıştır. Buna göre dayanım değerleri dikkate alınarak optimum koşullar A1, B1, C2, D4, E1 ve F2 olarak belirlendi. Bu koşullar altında tahmini mukavemet değeri 84,24 N/mm2, deneysel olarak bulunan değer ise 83,85 N/mm2 olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
Refractory materials are indispensable for industries working with high temperatures. Magnesite spinel refractory bricks are used in the cement industry, and calcium lignosulfonate is used as a binder in their production. Due to forest fires and similar reasons in recent years, there is a problem in the supply of calcium lignosulfonate raw materials. In this study, research was conducted on alternative binders to be used in the production of magnesite spinel bricks and the optimum conditions for production with the selected binder were determined. Some of the binders are calcium naphthalene sulfonate, sodium naphthalene sulfonate, magnesium oxide, magnesium sulfate, and molasses. As a result of preliminary tests, it was observed that the most successful results were obtained with calcium naphthalene sulfonate. The optimum conditions for produce of magnesite spinel refractory bricks using calcium naphthalene sulfonate were found by the Taguchi method. As parameters, seawater sintered magnesite in 4 different fractions (A: 3-5 mm, B: 1-3 mm, C: 0-1 mm and D: Powder) and Sinter Spinel in 2 different fractions (E: 3-5 mm and F: 1-3 mm) in total, 6 parameters were selected, and an L16 (44x22) Taguchi orthogonal array design was created for this. Volume weight, water absorption, porosity, and strength tests were performed on the samples obtained. Accordingly, considering the strength values, the optimum conditions were determined as A1, B1, C2, D4, E1 and F2. Under these conditions, the estimated strength value was calculated as 84.24 N/mm2 and the experimental value was 83.85 N/mm2.