Ergimiş magnezya üretim teknolojisi, ürün karakterizasyonu ve refrakter endüstrisinde kullanımı
Fused magnesia production technology, product characterization and uses in refractory applications
Yazar: ASIM BİLGE
Danışman: PROF. DR. CEMALETTİN YAMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Manyezit cevheri kostik kalsine, sinter ve ergimiş magnezya üretiminin ana hammaddesi ve doğal kaynağıdır. Türkiye'nin sahip olduğu manyezit cevher yatakları yüksek saflığı, kriptokristalin yapısı ve refrakter uygulamalarındaki özellikleri ile dünya çapında ünlüdür.
Yüksek sıcaklık prosesleri için, yüksek sıcaklık ve oksitleyici ortamlarda dayanım gösterebilen refrakter hammaddelerine büyük ihtiyaç vardır. Ergimiş magnezya (FM) 2800°C üzerindeki ergime sıcaklığı ile özellikle çelik üretim sektöründe kullanılan refrakter malzemelerin en önemli bileşenlerinden biridir. Ergimiş magnezya sahip olduğu yüksek yoğunluk, yüksek saflık ve büyük kristalleriyle bilinen en iyi termal ve elektriksel yalıtım malzemelerinden biridir.
Ergimiş magnezya Higgins tipi ark ocaklarıyla kostik kalsine magnezyanın ergitilmesi ile 2800°C üzerindeki sıcaklıklarda ergitilmiştir. Ergimiş magnezyanın kalitesi üretildiği manyezit rezervinin cinsine, zenginleştirme proseslerine, ark ocağının elektriksel parametrelerine ve ingotların ayrım prosesine bağlıdır. Elde edilen son ürünler kimyasal analiz, yoğunluk tayini, optik ve elektron mikroskobu incelemesi ve EDX ve XRD analizleri ile detaylıca karakterize edilmiştir. Farklı tür hammaddelerin ergitilmesi ve üretilen ingotların farklı bölgelerinden alınan numuneler kristal çap, yoğunluk ve safsızlık oluşumlarına göre incelenmiştir.
Yüksek kaliteli ergimiş magnezya üretimi için ergitilen malzemenin saflığının yüksek olması gerektiği ve safsızlıkların merkezden kabuğa doğru göçü sayesinde ergitme sonucunda saflığın bir miktar daha artırılabildiği bu çalışma sayesinde gösterilmiştir. Üretilen ingotların kolonsal ve merkezdeki eş eksenli kristallerinin, demir-çelik üretiminde kullanılan konvertör ve ark ocaklarının, cüruf ve çok sıcak bölgelerinde bulunacak magnezya-karbon refrakterlerde dayanımı artırmak amacıyla kullanılabileceği görülmüştür.

Abstract:
Magnesite (MgCO3) is natural source for production of caustic calcined, dead burned and fused magnesia. Turkey's magnesite sources have a well-known reputation internationally with high purity, cryptocrystalline structure and suitability for refractory applications. 
For high temperature processes, there is a great need for refractory raw materials that can withstand oxidative environment at elevated temperatures. Fused magnesia (FM) is the most important material for these purposes with melting point 2800 °C and one of the key element of the refractory heat resistant materials especially for steelmaking refractory bricks. Fused magnesia is considered to be one of the best thermal and electrical insulators with high density, high purity and large crystals.
Fused magnesia (FM) is produced by electric arc melting of caustic calcined magnesia (CCM) in a traditional Higgins furnace at >2800°C. Quality of the electrically fused magnesia is determined by choosing magnesite source, beneficiation processes, arc furnace electrical parameters and sorting. Final product were characterized by using chemical analysis, bulk density measurement, optical and scanning electron microscope and EDX and XRD. Samples from different initial materials and ingot zones were investigated according to their crystal size, bulk density and impurity formation.
It was shown that the main factors in obtaining high quality fused periclase are the purity of the raw materials, determining the high MgO concentration in periclase; occurance of impurity transfer into the skin of the ingots. The specification of columnar and center crystals of fused magnesia ingots derived from the present study can give high performance in magnesia-carbon bricks and subsequently longer campaign life for better converter and electric arc furnace hot spots/slag line applications.