Yerli ham bor cevherlerinden kalsiyum hekzaborür üretimi ve refrakterlerde antioksidan olarak kullanılması
CaB6 production from boron containing domestic raw materials and its usage as an antioxidant in magnezite refractories
Yazar: ORKUN ORHAN
Danışman: PROF.DR. ERCAN AÇMA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalısmada, kolemanit mineralinin borik asit ve kokla birlikte ark fırınındaredükleyerek kalsiyum hekzaborür üretimi ve demir-çelik üretiminde ana refraktermalzeme olan magnezya karbon (MgO-C) tuglalara katılarak bu refrakterlerinoksidasyon dirençlerinin yükseltilmesi amaçlanmıstır. Deneylerde, Kırka yöresindensaglanan kolemanit cevherinin, kok ve borik asit ile birlikte yapılan hazırlanan sarjharmanı, açık ark ile ısıtılmakta olan ark fırını potasına beslenmis ve ergitilmistir.Yapılan ark fırın deneylerinde 40 ile 120 volt ve 80 ile 140 amper arasında çalısılmıstır.Sarj bitiminde üst elektrodun yukarı dogru çekilmesiyle ark kesilerek, agza kadar sarjile dolu olan fırın sogumaya terk edilmistir. Fırın tamamen soguduktan sonra fırıniçinde sinterlenmis farklı fazlardan numuneler alınmıstır. Deneyler sonunda elde edilenmetal fazları karakterize etmek amacıyla X-ısınları difraksiyonu (XRD) analizine tabitutularak incelenmistir. Oksidasyon deneylerinde ise antioksidan etkilerinikarsılastırmak için magnezya, pullu grafit ve antioksidan ilavesi olarak alüminyum,silisyum, bor karbür ve ark fırını deneylerinde elde edilen ürünler belirli oranlardakarıstırtmıs, baglayıcı olarak fenolik reçine kullanılmıstır. 1300 °C ve 1500 °Csıcaklıklarda belirli sürelerde sinterlenen numunelerin oksidasyon davranısının tespitiiçin agırlık kaybından yola çıkılmıs ve agırlık kayıpları hesaplanırken, numunelerinoksidasyona ugramasıyla meydana gelen karbon kaybı yüzdesi esas alınmıstır.Anahtar Kelimeler: Kalsiyum hekzaborür, kolemanit, MgO-C refrakter, antioksidan

Abstract:
In this study existing CaB6 synthesis technologies were summarized, colemanite wasanalysed by both chemical and physical characterization techniques, an electric arcfurnace synthesis practice was realized, and obtained product, CaB6, was characterized,respectively. Finally, behaviour of synthesized CaB6 as a deoxidant additive in MgO-Crefractories was experimented comparatively. In the experiments; domestic colemanitemineral which was obtained from Kırka, coke and boric acid were used as a rawmaterials to obtained product CaB6 was in the electric arc furnace synthesis practice.The voltage could be increased from 40 to 120 volts and the amperage was operated 80to 140 amper. After the had been consumed and the furnace has been allowed to cool,compact material and unreacted or partially reacted starting materials were obtained.At the end of the experiments, the metal phases which obtained form the crucible of thearc furnace were analysed using X-ray diffraction techniques (XRD). Secondly,oxidation experiments were investigated for different antioxidant additives. Aluminium,silicon, boron carbide and CaB6 were added to the mixture of sinter magnesia andgraphite and mixtures were shaken off for 60 minutes by mixer. 15% of graphite wasadded to the bulk material, MgO, together with 2% of antioxidant and solid phenolicresin was used as a binder. Refractory mixtures were pelletized as cylindrical pellets byhydraulic press. Then, the samples were tempered for 18 hour at 200 °C to stabilizetheir structure. Finally, the samples were oxidized in sinter furnace at 1300 °C and1500°C for 30, 60, 90 and 120 minutes, respectively. The weight changes of the pelletswere calculated after the oxidation.Keywords: Calcium hexaboride, colemanit, MgO-C refractories, antioxidant