Yerli Ham Bor Cevherlerinden Kalsiyum Hekzaborür Üretimi Ve Refrakterlerde Antioksidan Olarak Kullanılması

Abstract

Bu çalışmada, kolemanit mineralinin borik asit ve kokla birlikte ark fırınında redükleyerek kalsiyum hekzaborür üretimi ve demir-çelik üretiminde ana refrakter malzeme olan magnezya karbon (MgO-C) tuğlalara katılarak bu refrakterlerin oksidasyon dirençlerinin yükseltilmesi amaçlanmıştır. Deneylerde, Kırka yöresinden sağlanan kolemanit cevherinin, kok ve borik asit ile birlikte yapılan hazırlanan şarj harmanı, açık ark ile ısıtılmakta olan ark fırını potasına beslenmiş ve ergitilmiştir. Yapılan ark fırın deneylerinde 40 ile 120 volt ve 80 ile 140 amper arasında çalışılmıştır. Şarj bitiminde üst elektrodun yukarı doğru çekilmesiyle ark kesilerek, ağza kadar şarj ile dolu olan fırın soğumaya terk edilmiştir. Fırın tamamen soğuduktan sonra fırın içinde sinterlenmiş farklı fazlardan numuneler alınmıştır. Deneyler sonunda elde edilen metal fazları karakterize etmek amacıyla X-ışınları difraksiyonu (XRD) analizine tabi tutularak incelenmiştir. Oksidasyon deneylerinde ise antioksidan etkilerini karşılaştırmak için magnezya, pullu grafit ve antioksidan ilavesi olarak alüminyum, silisyum, bor karbür ve ark fırını deneylerinde elde edilen ürünler belirli oranlarda karıştırtmış, bağlayıcı olarak fenolik reçine kullanılmıştır. 1300 °C ve 1500 °C sıcaklıklarda belirli sürelerde sinterlenen numunelerin oksidasyon davranışının tespiti için ağırlık kaybından yola çıkılmış ve ağırlık kayıpları hesaplanırken, numunelerin oksidasyona uğramasıyla meydana gelen karbon kaybı yüzdesi esas alınmıştır.

In this study existing CaB6 synthesis technologies were summarized, colemanite was analysed by both chemical and physical characterization techniques, an electric arc furnace synthesis practice was realized, and obtained product, CaB6, was characterized, respectively. Finally, behaviour of synthesized CaB6 as a deoxidant additive in MgO-C refractories was experimented comparatively. In the experiments; domestic colemanite mineral which was obtained from Kırka, coke and boric acid were used as a raw materials 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 80 to 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 the arc 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 and graphite and mixtures were shaken off for 60 minutes by mixer. 15% of graphite was added to the bulk material, MgO, together with 2% of antioxidant and solid phenolic resin was used as a binder. Refractory mixtures were pelletized as cylindrical pellets by hydraulic press. Then, the samples were tempered for 18 hour at 200 °C to stabilize their structure. Finally, the samples were oxidized in sinter furnace at 1300 °C and 1500°C for 30, 60, 90 and 120 minutes, respectively. The weight changes of the pellets were calculated after the oxidation.