Synthesis of mullitic, spinelic and cordieritic materials using greek raw materials

Abstract

Η διατριβή έχει ως στόχο να συμβάλει στη διερεύνηση των δυνατοτήτων αξιοποίησης ορυκτών πρώτων υλών του Ελληνικού χώρου, πλούσιων σε Al2O3, SiO2 και MgO, δηλαδή βωξιτών, καολινών, σερπεντινίτη / ολιβινίτη και μαγνησίτη, για την παραγωγή κεραμικών μαζών με υψηλά ποσοστά α) μουλλίτη, β) σπινελίων / μουλλίτη και γ) κορδιερίτη, οι οποίες θα είναι κατάλληλες για εφαρμογές υψηλών θερμοκρασιών. Μετά από στοχευμένη δειγματοληψία καολίνη στις περιοχές Λευκόγεια του Ν. Δράμας, σερπεντινίτη / ολιβινίτη στο Βούρινο του Ν. Κοζάνης, την προμήθεια δειγμάτων βωξίτη από την εταιρία «Αλουμίνιον της Ελλάδος», καολίνη της Μήλου από την εταιρία «S&B Βιομηχανικά Ορυκτά Α.Ε.», μαγνησίτη Μαντουδίου από το εργαστήριο Εμπλουτισμού των Μεταλλευμάτων της Σχολής Μηχανικών Ορυκτών Πόρων, και ιπτάμενης τέφρας (Ι.Τ.) από τον ατμοηλεκτρικό σταθμό (ΑΗΣ) της ΔΕΗ στη Μελίτη - Αχλάδα ακολούθησε προσδιορισμός της σύστασης των δειγμάτων. Μετά τον προσδιορισμό της ορυκτολογικής και χημικής σύστασης των παραπάνω δειγμάτων, εξετάστηκαν διάφορες συνθέσεις, οι οποίες αποσκοπούσαν στην πειραματική σύνθεση κεραμικών προϊόντων με υψηλά ποσοστά μουλλίτη, σπινελίων / μουλλίτη και κορδιερίτη. Από τις παραπάνω συνθέσεις παρασκευάστηκαν σειρές δειγμάτων τα οποία στη συνέχεια ψήθηκαν σε διάφορες θερμοκρασίες μεταξύ 1225 και 1525oC. Σε κεραμικές μάζες που προέκυψαν με αυτόν τον τρόπο πραγματοποιήθηκαν ορυκτολογικές ποιοτικές και σε ορισμένες ποσοτικές αναλύσεις και προσδιορίστηκαν η συρρίκνωση, το πορώδες, η πυκνότητα, η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη και, κατά περίσταση, ο συντελεστής θερμικής διαστολής και η πυριμαχικότητα υπό φορτίο, ενώ παράλληλα εξετάστηκε και η μικροδομή τους. Από τις συνθέσεις που σχεδιάστηκαν με βάση το βωξίτη, τον καολίνη και την ιπτάμενη τέφρα προέκυψαν μάζες αποτελούμενες κυρίως από μουλλίτη των οποίων η πυριμαχικότητα έφθασε τους 1500oC, ενώ η συρρίκνωση κυμάνθηκε από -0,2 έως 17,4%. Το πορώδες τους κυμάνθηκε από 0,2 έως 34,1% και η πυκνότητα από 1,77 έως 3,08g/cm3 ενώ τέλος η αντοχή σε θλίψη από 40 έως 91MPa. Ορισμένες από τις συνθέσεις αυτές παρουσιάζουν, κατά περίπτωση, προοπτικές για την παραγωγή πυρότουβλων ή τροφοδοτών. Από τις συνθέσεις που σχεδιάστηκαν με βάση το βωξίτη και σερπεντινίτη ή ολιβινίτη προέκυψαν μάζες αποτελούμενες κυρίως από σπινελίους και μουλλίτη των οποίων η πυριμαχικότητα έφθασε τους 1350oC, ενώ η συρρίκνωση τους κυμάνθηκε από 4,5 έως 7,5%. Το πορώδες τους κυμάνθηκε από 1,00 έως 25,20% και η πυκνότητα από 2,46 έως 2,95g/cm3 ενώ τέλος η αντοχή σε θλίψη από 43,2 έως 49,4MPa. Από τις συνθέσεις που σχεδιάστηκαν με βάση το βωξίτη, τον καολίνη και το σερπεντινίτη / ολιβινίτη ή μαγνησίτη, προέκυψαν μάζες αποτελούμενες κυρίως από κορδιερίτη, των οποίων η πυριμαχικότητα έφθασε έως τους 1350oC, ενώ η συρρίκνωση κυμάνθηκε από 0,11 έως 9,87%. Το πορώδες τους κυμάνθηκε από 0,6%, έως 38,5% και η πυκνότητα από 1,43 έως 2,59g/cm3 ενώ τέλος η αντοχή σε θλίψη κυμάνθηκε από 13,1 έως 31,0MPa. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής κυμάνθηκε από 2,19 έως 4,11*10-6/oC. Ορισμένες από τις συνθέσεις αυτές παρουσιάζουν, κατά περίπτωση, προοπτικές για την παραγωγή διαφόρων εξαρτημάτων κλιβάνων ή καταλυτικών μετατροπέων και κεραμικών φίλτρων.