REFRACTORY SOLUTION TO THE ALKALI PROBLEMS AGGRAVATED BY THE USE OF ALTERNATIVE FUELS IN CEMENT INDUSTRY HAZAL T2 AR

Transkript

1 Neden HAZAL T2 AR? Why HAZAL T2 AR? ÇİMENTO SANAYİ REFRAKTERLERİNDE ALTERNATİF YAKIT KULLANIMI İLE AĞIRLAŞAN ALKALİ SORUNUNA ÇÖZÜM İÇİN HAZAL T2 AR REFRACTORY SOLUTION TO THE ALKALI PROBLEMS AGGRAVATED BY THE USE OF ALTERNATIVE FUELS IN CEMENT INDUSTRY HAZAL T2 AR Atıkların alternatif yakıt veya alternatif hammadde olarak kullanılmasıyla başlayan süreçte, çimento üretim tesislerinde kullanılan refrakter malzemenin karakterinde de değişimin ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Atıkların çok farklı bileşenler içermesi ve bunların oranlarının değişkenliği ve özellikle alkali bileşenlerin yoğun varlığı, çok özel malzemeler kullanma gereğini ortaya çıkarmıştır.alternatif yakıt ve hammaddelerin kullanılması ile ortaya çıkan alkali, kükürt ve halojen bileşenlerinin üretim sürecine girmesinin neden olduğu sorunların çözümünde silisyum karbür, zirkon gibi çok özel refrakter hammaddeleri içeren ürünler geliştirilmiş ve kullanılmaya başlanmıştır. HAZAL T2 AR bu ürünlere alternatif olan fakat silisyum karbür ve zircon içermeyen özel bir tuğladır. Neden HAZAL T2 AR? HAZAR T2 AR yüksek düzeyde alkali, aşınma ve ısıl şok direncine sahip bir karakterde çok düşük poroziteli ve yüksek mukavemetli çok özel bir tuğladır. Çimento sanayinde prosesin büyük bölümünde atık kullanımı ile ağırlaşan işletme koşullarında özellikle alkali ve aşınma direncine duyulan ihtiyaç çok üst seviyededir. Bu sorunların çözümü için mutlaka HAZAL T2 AR karakterinde bir tuğlaya ihtiyacı vardır. Çünkü HAZAL T2 AR ısıl şok, aşınma, alkali ve asit gazlara direnci çok yüksek düzeyde olan bir tuğladır. Bu bahsedilen şartların tümüne aynı anda cevap verebilmek klasik alumina silkat grubu refrakterleri ile mümkün değildir. Atıklar alternatif yakıt veya hammadde olarak kullanıldıkça ve hammadde de alkali oranı yüksek oldukça, işletme koşullarının yukarıda bahsedilen etkenler ile ağırlaşması kaçınılmazdır. Bu şartlarda HAZAL T2 AR, en uygun çözüm ve aslında gerekliliktir. Silisyumkarbür ve Zirkon İçeren Tuğlalara Alternatif HAZAL T2 AR, daha önce kullanılan klasik refrakterlere alternatif olarak değil, o klasik refrakterler ile yaşanan sorunları ortadan kaldıran bir ürün olarak düşünülmelidir. Silisyum karbür, zirkon gibi malzemeler içeren alkali ve aşınma direnci yüksek özel ürünlerin kullanım yerleri çimento üretim süreçlerinde kısıtlı, belli bölgelerde kalmaktadır ve maliyeti yüksektir. Oysa HAZAL During the process which started with the use of wastes as an alternative fuel or alternative raw material, the need to change the refractory material used in cement production facilities has also materialized. As the wastes consist of numerous different components with variable ratios and particularly the intense presence of alkali components has mandated the use of very special materials. Products which contain special refractory raw materials such as silicon carbide, zircon have been developed and started to be used to resolve the problems caused by the involvement of alkali, sulfur and halogen components - emerged with the use of alternative fuel and raw materials - in the production process. HAZAL T2 AR is a special brick which is an alternative to these products but does not contain silicon carbide and zircon. Why HAZAL T2 AR? HAZAL T2 AR is a very special brick with very low porosity and high durability which is resistant to high level alkali, wear and thermal shock. Especially alkali and wear resistance need is very high in the business conditions which slow down with the use of waste in the large part of the process in cement industry. A brick which has the same character with HAZAL T2 AR is certainly needed to resolve these problems. Because HAZAL T2 AR is a brick with very high thermal shock, wear, alkali and acid gas resistance. It is not possible to respond all these mentioned conditions at the same time with classic alumina silicate refractory group. As long as wastes are used as an alternative fuel or raw material and as long as alkali ratios are high in raw materials, it is inevitable for business conditions to slow down with the above mentioned factors. HAZAL T2 AR is the most suitable solution and in fact a necessity under these conditions. Alternative To Bricks Containing Silicon Carbide and Zircon HAZAL T2 AR shall be considered as a product which eliminates the problems experienced with the conventional refractories used before rather than being an alternative to such conventional refractories. Usage areas of special products with high alkali and abrasion resistance containing materials such silicon T2 AR yüksek maliyetli silisyum karbür ve zirkon içermemesine rağmen alkali sorunların yaşandığı tüm süreç bölgelerinde kullanılan bir üründür. Bu açıdan bakıldığında HAZAL T2 AR silisyum karbür, zirkon gibi malzemeler içeren malzemelerin yerine kullanılabilmekle birlikte üretim sürecinin birçok bölgesinde kullanılabildiği için alternatif olmaktan daha ileri bir konumdadır. Atık malzemeler sınıflandırılırken, atıkların kimyasal bileşimine göre sınıflandırılması çok zor, hatta imkansızdır. Bu nedenle atığın her türünün sorun yaratan yoğun etkisi mevcuttur. Fakat en belirgin ve etkin olan bileşenler alkaliler, klor, kükürt gibi asit gazlarıdır. HAZAL T2 AR bu dominant etkilere direnç gösterecek şekilde geliştirilmiştir. HA- ZAL T2 AR alkali direnci gibi kimyasal korozyona dayanıklılık özelliklerinin yanı sıra çok düşük poroziteli, yüksek mukavemetli, termal şok direnci çok yüksek ve aşınma dayanımı çok üst seviyede olan bir üründür. Bu özellikler çimento sanayi üretim sürecinde hayati önem arz eden özelliklerdir. Bu kadar farklı özelliği yapısında bulunduran ürün atık kullanılmasa dahi çimento üretim sürecinde çok üst düzeyde performans gösteren fark yaratan bir ürün olarak kabul edilmelidir. HAZAL T2 AR tuğlasının ilk endüstriyel denemeleri çimento sektöründe 2010 yılında başlamış ve bugüne kadar gerçekleşen kullanımında, malzeme kalitesini çimento üretim prosesinin bir çok noktasında ispatlamıştır. Endüstriyel deneme olarak, çimento sanayinde döner fırın, soğutma, ön ısıtıcılar, kalsinatör, döner fırın intikal kamarası ve tersiyer hava borusu toz siklonları gibi bir çok bölgede gerçekleştirilmiştir. Tüm bu bölgelerde çok üst seviyede performanslar elde edilmiş ve özellikle döner fırın intikal kamaralarında yaşanan yapışma sorununun ortadan kalkması için en uygun çözüm olduğu görülmüştür yılı Ocak ayında bir çimento tesisinde döner fırın tuğlası olarak, fırının ilk 30 m lik bölümünde kullanılarak gerçekleştirilen ilk büyük endüstriyel denemeler 2013 yılı sonuna kadar devam etmiştir yılında ise Haznedar olarak çimento sanayine satılan ürünler arasında en yüksek miktara sahip ürün, HAZAL T2 AR kalite tuğla olmuştur. carbide, zircon are being limited in cement production processes and restricted within certain areas presenting a high cost. However, HAZAL T2 AR is a product which can be used in all process areas where alkali issues are experienced although it does not contain high cost silicon carbine or zircon. When considered from this aspect, HAZAL T2 AR can be used as a substitute for materials which contain substances such as silicon carbide, zircon and it is more than an alternative since it can be used in many areas of the production process. When classifying waste materials it is very difficult even impossible to classify the material according to its chemical components. For this reason all types of waste tend to generate significant problems. However, the most prominent and effective components consist of acid gases such as alkali, chlorine and sulfur. HAZAL T2 AR has been developed to withstand these dominant impacts. In addition to its characteristic to withstand chemical corrosion such as alkali resistance; HAZAL T2 AR is a low porosity, high strength product with a high thermal shock and wear resistance. These characteristics are vital in the production process of the cement industry. Even if this product which consists of such different characteristics is not used with waste it should be accepted as a product which creates a difference with its high level performance in the cement production process. The first industrial trial of the HAZAL T2 AR brick was carried out in cement sector in 2010 and since then it has proved its material quality at several points of the cement production process. As an industrial trial, it was carried out in several sections like rotary kiln, cooler, pre-heater, calciner, rotary kiln transition camera and tertiary air tube powder cyclones in cement industry. Very high performances were achieved in all of these sections, and it is observed that it was the most suitable solution to the sticking problem occurring in rotary kiln transition cameras in particular. The first large scale industrial trials which took place in January 2011 when it was used in the initial 30 m section of a rotary kiln at a cement facility continued until the end of And in 2014 HAZAL T2 AR quality brick became the product with the highest quantity among the products sold to cement industry as Haznedar.

2 SiC İÇEREN TUĞLALARA ALTERNATİF BİR ÜRÜN OLARAK YÜKSEK ALKALİ VE AŞINMA DİRENCİNE SAHİP HAZAL T2 AR TUĞLASININ AR-GE SÜRECİ VE TEKNİK ÖZELLİKLERİ R&D PROCESS AND TECHNICAL PROPERTIES OF HAZAL T2 AR BRICK WHICH HAS HIGHER ALKALI AND ABRASION RESISTANCE AS AN ALTERNATIVE TO SiC CONTAINING BRICKS Özet / Abstract Bu Ar-Ge çalışmasında, özellikle çimento sanayiinde kullanılan alkali direnci yüksek, SiC veya ZrO 2 içeren refrakter malzemelere alternatif olarak SiC veya ZrO 2 içermeyen, fakat alkali direnci yüksek, andaluzit esaslı tuğlaların üretimi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada üretilen tuğlanın fiziksel ve kimyasal özellikleri ile piyasada bulunan ticari ürünlerden yüksek alkali direncine sahip Andaluzit-SiC tuğla, yüksek ısıl şok direncine sahip Andaluzit-Korund tuğla, yüksek aşınma direncine sahip fosfat bağlı Andaluzit-Korund tuğla ve yine yüksek aşınma direncine sahip fosfat bağlı Andaluzit tuğla numunelerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri karşılaştırılmıştır. Anahtar kelimeler: Alkali direnci, aşınma direnci, ısıl şok direnci In this R&D study, manufacture of Andalusite brick without SiC and ZrO 2 content was searched as an alternative of SiC and ZrO 2 inclusive high abrasion resistant refractory materials used especially in Cement Industry. Following bricks were compared in this study together with the physical properties and chemical analysis of the Andalusite brick manufactured; Regular high alkali resistant Andalusite-SiC brick, Andalusite-Corundum based brick with high termal shock resistance, Phosphate bonded Andalusite- Corundum brick with high abrasion resistance, Phosphate bonded Andalusite brick with high abrasion resistance Keywords: Abrasion resistance, alkali resistance, thermal shock resistance Yüksek sıcaklık teknolojilerinin kullanıldığı tüm sektörlerde olduğu gibi Çimento sanayinde de refrakter malzemenin performansı doğrudan üretim hızını ve kapasiteyi etkilediğinden dolayı önemli parametrelerden biri olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu durum, refrakter malzeme üreticilerinin, daha uzun ömürlü ürün geliştirme baskısını sürekli olarak üzerinde hissetmelerine sebep olmaktadır. Çimento fırınlarında fırın girişi, fırın kafası, soğutma ve benzeri bölgelerde alkali, aşınma ve ısıl şok gibi birden fazla etkenin olduğu özel proses koşullarında bu direnç özelliklerini bünyesinde barındıran ürünlere ihtiyaç duyulmaktadır. Böyle zamanlarda malzemenin birden fazla etkene karşı dirençli olması önem kazanmaktadır. Benzer bir amaçla yapılan bu Ar-Ge çalışmasında, yüksek aşınma, ısıl şok ve alkali direnci gibi üç önemli özelliği yapısında barındıran, fakat ZrO 2 ve SiC içermeyen andaluzit bazlı yeni bir yüksek alumina tuğlanın üretimi gerçekleştirilmiştir. Alkali direnci genelde kolaylıkla ZrO 2 veya SiC ilavesi ile arttırılabilmektedir. Isıl şok direnci ve aşınma direnci ise ana hammadde olarak andaluzit kullanımıyla, uygun tane dağılımı, saf alumina ilavesi ve uygun pişirim sıcaklıkları gibi yöntemler ile istenen düzeyde elde edilebilmektedir. Aşınma direncini arttırırken, SBM gibi bazı fiziksel değerler yükselir. Fakat zaman zaman malzeme gereğinden fazla kırılgan olabilir. Böyle bazı negatif durumlar da ortaya çıkabilmektedir. Bu çalışmada her üç direnç özelliğinin de bir arada sağlandığı bir ürün geliştirilmiştir. Bu tuğla ticari olarak HAZAL T2 AR ürün kodu ile adlandırılmıştır. Ağırlıklı olarak çimento sektöründe kullanılan bazı ticari ürünler ile bu yeni tuğlanın özellikleri karşılaştırılarak sonuçları irdelenmiş ve sonuçlar aşağıda detaylı olarak verilmiştir. As in all sectors which utilize high temperature technologies, performance of refractory material is considered as one of the most important parameters since it directly impacts production speed and capacity also in Cement industry. This causes the refractory material manufacturers to continuously remain under pressure of developing products with longer lifespan In special process conditions where multiple factors such as alkali, abrasion and thermal shock are present at kiln input, kiln head, cooling zone and similar zones of the cement kilns, products which have such resistance properties are needed. Resistance of the material against multiple factors has more importance under such circumstances. In this R&D study that is carried out with a similar purpose, production of a new andalusite-based high alumina brick which has three important features such as high abrasion, thermal shock and alkali resistance and is free of ZrO 2 and Sic was realized. In general, alkali resistance can be easily improved by adding ZrO 2 or SiC. Thermal shock resistance and abrasion resistance can be achieved at the required level through use of andalusite as raw material, suitable granulation, addition of pure alumina and methods such as use of suitable firing temperatures. While abrasion resistance is improved some physical values, such as SBM, increase. However, the material can be excessively brittle sometimes. Such negative circumstances may also occur. In this study, a product which satisfies all three resistance properties together was developed. This brick is commercially denominated with product code of HAZAL T2 AR. Certain commercial products mainly employed in the cement sector and properties of this new brick were compared, results were analyzed and conclusions are provided in details as follows.

3 Deneysel Çalışmalar / Experimental Studies Deneysel Çalışmalar Experimental Studies Piyasada bulunan ticari ürünlerden yüksek alkali direncine sahip Andaluzit-SiC tuğla ( ASC 30), yüksek ısıl şok direncine sahip Andaluzit-Korund tuğla ( SK65), yüksek aşınma direncine sahip fosfat bağlı Andaluzit-Korund tuğla ( SK65A) ve yine yüksek aşınma direncine sahip fosfat bağlı Andaluzit tuğla ( S60A) ile geliştirilen yeni ürün T2 AR tuğla numuneleri laboratuarda belirli testlere tabi tutulmuşlardır. Yapılan fiziksel ve kimyasal analizlerinin yanı sıra tüm numunelerin alkali dirençleri, ısıl şok dirençleri ve aşınma dirençleri de ayrı ayrı test edilmiştir. Yukarıda bahsi geçen tüm tuğlalardan numuneler, elmas uçlu testere ile kesilerek alınmış ve sırasıyla hacim ağırlığı ve görünür porozite (ASTM C20), soğuk basma dayanımı (ASTM C133), ısıl şok direnci (DIN 51068), aşınma direnci (ASTM C704) ve alkali direnci testleri ile kimyasal analizleri (ISO 12677) yapılmıştır. Isıl şok direnci testi DIN [1] standardına uygun olarak yapılmıştır. Numuneler 50 mm çapında ve 50 mm yüksekliğinde silindirler halinde kesilerek 110oC de 12 saat kurutulmuşlardır. Daha sonra 950oC ye ayarlanmış fırın içerisine konularak 30 dakika bu sıcaklıkta bekletilmiş (Resim 1(a)) ve süre sonunda çıkarılarak direkt olarak daimi beslemeli su havuzuna atılmışlardır (Resim 1(b)). Yaklaşık 3 dakika içinde elle tutulabilir sıcaklığa gelen numuneler su içerisinden alınarak, 110oC lik etüv içerisinde 30 dakika kurumaya bırakılmıştır (Resim 1(c)). Sonraki çevrimlerde, yalnızca fırında bekleme süresi 15 dakikaya indirilmiş, diğer süreler aynı kalmıştır. Bu şekilde numuneler 50. çevrim tamamlanıncaya kadar teste tabi tutulmuştur. Among the commercial products available in the market Andalusite-SiC brick ( ASC 30) with high alkali resistance, Andalusite-Korund brick ( SK65) with high thermal shock resistance, phosphate bond Andalusite-Korund brick ( SK65A) with high abrasion resistance and phosphate bond Andalusite brick ( S60A) also with high abrasion resistance and the new developed product T2 AR brick samples were subjected to certain tests in the laboratory. In addition to physical and chemical analyses that are carried out, alkali resistances, thermal shock resistances and abrasion resistances of all samples were tested separately. Samples were taken from all aforementioned bricks were cut out and bulk density, visible porosity (ASTM C20), cold crushing strength (ASTM C133), thermal shock resistance (DIN 51068), abrasion resistance (ASTM C704) and alkali resistance tests and chemical analyses (ISO 12677) were carried out, respectively. Thermal shock resistance test was carried out according to DIN [1] standard. Samples were cut into cylinders of 50 mm diameter and 50 mm height and dried at 110 C for 12 hours. Then, they were placed in an oven set to 950 and left at this temperature for 30 minutes (Figure 1(a)) and at the end of this period they were taken out and directly put in continuously fed water pool (Figure 1(b)) Reaching to a touchable temperature nearly within 3 minutes, the samples were taken out of water and left to dry for 30 minutes in a drying oven at 110 C (Figure 1(c)). In the following cycles, only the period for keeping in the oven was reduced to 15 minutes and the other periods remained the same. Samples were tested in this manner until the 50 th cycle is completed. (a) Isıtma / Heating (b) Şoklama / Shock cooling (c) Kurutma / Drying Resim 1. Isıl şok direnci testinin aşamaları / Figure 1. Stages of thermal shock resistance test

4 Deneysel Çalışmalar / Experimental Studies Deneysel Çalışmalar / Experimental Studies Aşınma dayanımı testi ASTM C704 [2] standardına göre yapılmıştır. Numuneler 100*100*25 mm ölçülerinde kesilerek 12 saat boyunca 110oC de kurutulmuş ve kuru ağırlıkları tartılarak ağırlık ve yoğunluk değerleri kaydedilmiştir. Numuneler tek tek aşınma test cihazı içerisine yerleştirilerek üzerlerine 1 kg lık SiC tozu, sabit bir mesafeden basınçlı hava yardımıyla 7,5 dakika süresince püskürtülmüştür. Daha sonra numuneler tekrar tartılarak ağırlık değerleri kaydedilmiş ve ağırlık kaybı ile yoğunluk değerlerinden aşınma miktarları cm3 cinsinden hesaplanmıştır. Aşınma cihazının görüntüleri Resim 2 de verilmiştir. Abrasion resistance test was carried out according to ASTM C704 [2] standard. Samples were cut in dimensions of 100*100*25 mm and dried for 12 hours at 110 C and their dry weights were weighed and their weight and density values were recorded. Samples were placed in abrasion test device one by one and 1 kg SiC powder was blasted on them for 7.5 minutes from a fixed distance using compressed air. Then, the samples were weighed one by one and weight values were recorded and abrasion quantities were calculated in cm3 using weight loss and density values. Images of the abrasion test device are shown in Figure 2. Alkali direnci testi için numuneler 80*80*80 mm ölçülerinde kesilmiş ve bir yüzeylerinin ortasına 40 mm çapında ve 40 mm derinliğinde delik açılmıştır. 110 o C de 12 saat kurutulduktan sonra numunelerin delik haznelerine 50 g potasyum karbonat ( ) tozu doldurulmuştur. Numuneler fırına yerleştirilerek 1150 o C de 7 saat süresince bekletilmiş ve süre sonunda soğumaya bırakılarak oda sıcaklığına düşmeleri beklenmiştir. Oda sıcaklığına gelen numuneler ortalarından kesilerek içyapılarındaki alkali nüfuzu incelenmiştir. Samples were cut in dimensions of 80*80*80 mm for alkali resistance testing and a hole with 40 mm diameter and 40 mm depth was bored in the center of one of the surfaces. 50 g potassium carbonate ( ) powder was filled inside the holes upon being dried for 12 hours for 110 C. Samples were placed in the kiln and left for 7 hours at 1150 C and then left to cool down to ambient temperature. Samples reaching to ambient temperature were cut in the middle and alkali penetration in the interior structure was analyzed. Resim 2. Aşınma Test Cihazı / Figure 2. Abrasion Test Device

5 Laboratuar Test Sonuçları / Laboratory Test Results Tablo 1. Numunelerin kimyasal analiz sonuçları / Table 1. Chemical analysis results of the samples Bileşen Component T2AR ASC30 SK65 SK65A S60A Al 2 O 3 (%) SiO 2 (%) Fe 2 O 3 (%) P 2 O 5 (%) O (%) O (%) SiC (%) , , Tablo 2. Numunelerin fiziksel test sonuçları / Table 2. Physical analysis results of the samples Fiziksel Özellik Physical Property T2AR ASC30 SK65 SK65A S60A H.Ağırlığı / H.Weight (g/cm 3 ) 2,67 2,69 2,67 2,71 2,63 G.Porozite / G.Porosity (% volume) 9,7 13,6 15,3 13,6 14,0 S.B.D. / C.C.D. (kg/cm 2 ) Aşınma D. / Abrasion V. (cm 3 ) 6,0 10,9 14,1 8,2 8,8 Isıl Şok D. / Thermal Shock V. (cycle) Alkali Direnci / Alkali Resistance Çok yüksek Very high Çok yüksek Very high Düşük / Low Düşük / Low Düşük / Low Laboratuar Test Sonuçları Laboratory Test Results Numunelere uygulanan testlerin sonuçları topluca Tablo 1 ve Tablo 2 de verilmiştir. Results of the test applied to the samples are given in Table 1 and Table 2 collectively. Refrakter malzeme seçiminde, refrakter astar içerisine fiziksel olarak alkali nüfuzunun az olması için porozitenin düşük olması istenmektedir [3]. Numunelerin porozite değerleri incelendiğinde porozitesi en düşük tuğla numunesinin T2 AR olduğu görülmektedir. Dolayısıyla alkali direnci konusunda en iyi sonucun T2 AR numunesinden alınabileceği rahatlıkla söylenebilir. Resim 3 de verilen T2 AR numunesinin alkali direnci testi öncesi ve sonrası görüntüleri bunu teyit eder niteliktedir. Numunenin kesit görüntüsü (Resim 3.(c)) incelendiğinde malzemenin alkaliyle temas eden yüzeylerinde herhangi bir alkali nüfuzunun oluşmadığı gözlenmektedir. In refractory material selection, lower porosity is required for low physical alkali penetration in the refractory lining [3] When porosity values of the samples are analyzed, it is seen that T2 AR is the brick sample with the lowest porosity. Therefore, it can be easily stated that the best result can be obtained from T2 AR sample in terms of alkali resistance. Images of T2 AR sample shown in Figure 3, before and after the alkali resistance test are confirm this condition. When cross section image of the sample (Figure 3.(c)) is analyzed it is observed that no alkali penetration has occurred on the surfaces of the material that contact with alkali. Resim 3. T2 AR tuğlasının alkali direnci testi öncesi (a) ve sonrası genel (b) ve kesit (c) görünümleri Figure 3. T2 AR brick general view before (a) and after (b) alkali resistance test and cross section (c) view

6 Laboratuar Test Sonuçları / Laboratory Test Results Yüksek alkali direncine sahip bir diğer ürün de, bu amaçla üretilmiş olan SiC içerikli andaluzit tuğla numunesidir ( ASC30). Numunenin kesit görüntüsünde (Resim 4.(c)) alkali ile temas halinde olan yüzeylerde 3-4 mm kalınlığında bir reaksiyon bölgesi oluştuğu, ancak numunenin fiziksel olarak herhangi bir zarara uğramadığı açıkça görülmektedir. Another product which has high alkali resistance is andalusite brick sample with SiC content ( ASC30) manufactured for this purpose. In the cross section view (Figure 4.(c)) of the sample, it is clearly seen that a reaction zone of 3-4 mm thickness is created on surfaces that contact with alkali, however, the sample had not sustained any damage physically. Resim 7. S60A tuğlasının alkali direnci testi öncesi (a) ve sonrası genel (b) ve kesit (c) görünümleri Figure 7. S60A brick general view before (a) and after (b) alkali resistance test and cross section (c) view Resim 4. ASC30 tuğlasının alkali direnci testi öncesi (a) ve sonrası genel (b) ve kesit (c) görünümleri Figure 4. ASC30 brick general view before (a) and after (b) alkali resistance test and cross section (c) view Alkali direnci yüksek bulunan T2 AR ve ASC 30 ürünleri, alkali direnci özelliğinin daha ayrıntılı ortaya konması amacıyla Alcoa Alkali Test metodu ile 900, 1000 ve 1100 o C sıcaklıklarda,, ve karışımı kullanılarak tekrar teste tabi tutulmuştur. Test sonunda numunelerin kesit görünümleri Resim 8-13 te verilmiştir. T2 AR and ASC 30 products which were revealed to have high alkali resistance were tested again with Alcoa Alkali Test method at temperatures of 900, 1000 and 1100 C by using, and mixture in order to demonstrate alkali resistance property in a more detailed manner. Cross section views of the samples were given in Figure 8-13 at the end of the test. Diğer üç ticari kalite ise yüksek sıcaklıkta alkalinin etkisi ile ağır fiziksel hasara uğramışlardır (Resim 5-6-7). Other three samples of commercial quality have sustained severe physical damage under effect of alkali at high temperature (Figure 5-6-7). Resim 5. SK65 tuğlasının alkali direnci testi öncesi (a) ve sonrası genel (b) ve kesit (c) görünümleri Figure 5. SK65 brick general view before (a) and after (b) alkali resistance test and cross section (c) view Resim 8. ASC 30 tuğlasının 900 o C de alkali testi sonrası kesit görünümleri Figure 8. Cross section views of ASC 30 brick after alkali test at 900 C Resim 6. SK65A tuğlasının alkali direnci testi öncesi (a) ve sonrası genel (b) ve kesit (c) görünümleri Figure 6. SK65A brick general view before (a) and after (b) alkali resistance test and cross section (c) view Resim 9. ASC 30 tuğlasının 1000 o C de alkali testi sonrası kesit görünümleri Figure 9. Cross section views of ASC 30 brick after alkali test at 1000 C

7 Laboratuar Test Sonuçları / Laboratory Test Results Yüksek aşınma direnci özelliğine sahip fosfat bağlı SK65A ve S60A numunelerinin aşınma direnci sonuçları Tablo 2 den de görüleceği gibi oldukça iyi çıkmıştır. Seramik bağlı T2 AR numunesi ise aşınma direnci konusunda diğer tüm kalitelerden daha iyi sonuç vermiştir (Resim 14). Abrasion resistances of phosphate bond SK65A and S60A samples with high abrasion resistance properties are very good as can be seen in Table 2. Ceramic bond T2 AR sample has produced a better result than all other qualities in terms of abrasion resistance (Figure 14). Resim 10. ASC 30 tuğlasının 1100oC de alkali testi sonrası kesit görünümleri Figure 10. Cross section views of ASC 30 brick after alkali test at 1100 C Resim 11. T2 AR tuğlasının 900 o C de alkali testi sonrası kesit görünümleri Figure 11. Cross section views of T2 AR brick after alkali test at 900 C Resim 14. Numunelerin aşınma direnci testi öncesi (sol) ve sonrası (sağ) görünümleri Figure 14. Views of the samples before (left) and after (right) the abrasion resistance test Tüm numunelerin soğuk basma dayanımı sonuçları ve ısıl şok direnci değerleri tatmin edici bir şekilde yüksek bulunmuştur (Resim 15). Cold crushing strength results and thermal shock resistance values of all samples were found to be satisfactorily high (Figure 15). Resim 12. T2 AR tuğlasının 1000 o C de alkali testi sonrası kesit görünümleri Figure 12. Cross section views of T2 AR brick after alkali test at 1000 C Resim 15. Numunelerin 50 çevrim sonrası ısıl şok direnci görünümleri Figure 15. Thermal shock resistance views of the samples after 50 cycles. Resim 13. T2 AR tuğlasının 1100 o C de alkali testi sonrası kesit görünümleri Figure 13. Cross section views of T2 AR brick after alkali test at 1100 C

8 Sonuçlar ve Değerlendirme / Conclusion and Evaluation Numunelerin laboratuar sonuçlarının daha anlamlı bir şekilde yorumlanabilmesi için Tablo 3 teki derecelendirme yapılmıştır. Burada; : Çok yüksek **** : Yüksek *** : İyi ** : Vasat * : Düşük, direnç değerlerini ifade etmektedir. Grading is made in Table 3 for a more meaningful interpretation of laboratory results of the samples. Whereas; : Very high **** : High *** : Good ** : Fair * : Low, resistance values are denominated as follows Tablo 3. Numunelerin aşınma direnci, ısıl şok direnci ve alkali direnci derecelendirmeleri Table 3. Abrasion resistance, thermal shock resistance and alkali resistance grading of samples ASC30 SK65 SK65A S60A T2AR Aşınma Direnci Abrasion Resistance **** *** **** **** Isıl Şok Direnci Thermal Shock Resistance Alkali Direnci Alkali Resistance * * * Aşınma direnci ise fosfat bağlı SK65A ve S60A dan daha iyi bir düzeydedir. HAZAL T2 AR tuğlaların iki ayrı çimento fabrikasında iki farklı yerde denemeleri yapılmıştır. İlk deneme İntikal kamarası tuğlası olarak, tuğla üzerine yoğun yapışmaların gözlendiği bir bölgede yapılmıştır. Yapışma gözlenmemiş ve 16 aylık kullanım sonrasında tuğlaların aşınmadığı ve alkali infilitrasyonu olmasına rağmen yapısal değişiklik oluşmamıştır. Its abrasion resistance is at a better level than the one of phoshate bond SK65A and S60A. HAZAL T2 AR bricks were tested at two different locations in two different cement plants. The first test was carried out as Kiln Inlet brick at a zone where intensive adhesions on bricks are observe. Adhesion was not observed and bricks have not worn out and no structural change has occurred despite alkali infiltration upon 16 months of use. Resim İntikal kamarasında yapılan T2 AR deneme tuğlalarından kullanım sonrası alınan numunelerin görünümleri Figure Images of T2 AR test bricks taken from kiln inlet upon use Bu tablonun yardımıyla aşağıda maddeler halinde verilen yorumlar yapılabilir; Oldukça yüksek bir yüzdede SiC içeren ASC30, doğal olarak yüksek alkali direncini sağlamıştır. Yine yüksek SiC oranı nedeni ile aşınma direnci ve ısıl şok direnci özellikleri de tatmin edici değerlerde bulunmuştur. Ancak oksidatif ortamlarda SiC nin oksidasyonu sonucu camsı faz miktarının artması, ısıl şok direncini olumsuz yönde etkileyebilir. SK65, özellikle yüksek ısıl şok direnci gerektiren koşullar için geliştirilmiş bir üründür. Elde edilen sonuçlar bunu teyit etmektedir. Ayrıca, özellikle aşınma direnci yüksek malzeme olarak tanımlanmamasına karşın aşınma direnci sonucu da iyi kabul edilen sınırlar içerisinde bulunmuştur. Fakat alkali direnci düşüktür. Fosfat bağlı SK65A ve S60A ise özellikle aşınma direnci yüksek malzemeler olarak geliştirilmiş malzemelerdir. Elde edilen sonuçlar bu durumu teyit etmektedir. Bu malzemelerin de ısıl şok dirençleri yüksek düzeyde olmasına rağmen alkali dirençleri düşüktür. T2 AR ise aşınma direnci, alkali direnci ve ısıl şok direnci bakımından çok yüksek seviyededir. Alkali direnci, SiC içermemesine rağmen, ASC30 kadar yüksektir. Isıl şok direnci SK65 kadar iyi çıkmıştır. Interpretations as listed in the following can be made by making use of this table; ASC30, containing a rather high percentage of SiC, has naturally provided a high alkali resistance. Again due to high SiC ratio, abrasion resistance and thermal shock resistance features were found to be at satisfactory values. However, increase of vitreous phase quantity due to oxidation of Sic in oxidative environments may negatively affect thermal shock resistance. SK65 is a product developed for conditions that require particularly high thermal shock resistance. Obtained results confirm this condition. Also, despite not being defined as a material with particularly high abrasion resistance, its abrasion resistance result was found within the limits which are accepted as good. However, its alkali resistance is low. Phosphate bond SK65A and S60A are materials which are particularly developed as materials with high abrasion resistance. Obtained results confirm this condition. Although thermal shock resistances of these materials at a high level, their alkali resistances are low. T2 AR is at a very high level in terms of abrasion resistance, alkali resistance and thermal shock resistance. Its alkali resistance is as high as the one of ASC30 despite having no SiC content. Its thermal shock resistance is as good as the one of SK65. Bir diğer deneme de bir başka fabrikada döner fırının ilk 30 metrelik bölümünde yapılmış ve 18 aylık bir çalışma sonrası tuğlaların hali aşağıdaki resimde görülmektedir. Sonuç olarak, bu çalışmada gerçekleştirilen T2 AR tuğlası, karşılaştırıldığı diğer ürünlerin kendilerine özgü üstünlük özelliklerinin tümünü bünyesinde barındıran çok özel bir ürün olarak, birden çok koşulun etkin olduğu özel proses şartlarında dahi ihtiyaca cevap verebilecek nitelikte olduğunu ortaya koymuş ve %30 SiC içeren tuğlalar ile aynı alkali, aşınma ve ısıl şok değerlerine sahip bir ürün olarak SiC içeren tuğlaya alternatif bir ürün olduğunu açıkça göstermiştir. Resim 18. T2 AR tuğlaların döner fırında 18 aylık çalışma sonrası görünümü Figure 18. View T2 AR bricks after an operation period of 18 months in rotary kiln Another test was carried out in the first 30 meter section of the rotary kiln in another plant and condition of the bricks after an operation period of 18 months can be seen in the following figure. In conclusion, T2 AR brick realized in this study has proven that it is a very special product possessing all of the superior qualities that are unique to other products it is compared with, addressing the need even under special process conditions where multiple factors have effect and it is clearly demonstrated that it is a product which can be an alternative for bricks with SiC content and that it is a product having identical alkali, abrasion and thermal shock values as bricks with 30% SiC content. KAYNAKLAR / REFERENCES 1. DIN Part-1 Testing of Ceramic Materials Determination of Resistance to Thermal Shock Water Quenching Method for Refractory Bricks, ASTM C Stndard Test Method for Abrasion Resistance of Refractory Materials at Room Temperature, İ. Büyükçayır, Katı Atık Döner Fırın Refrakter Malzemeleri Temel Kriterler ve Korozyon Dirençleri, I. Endüstriyel Fırınlar ve Refrakter Sempozyumu Bildiriler Kitabı S.31, 2005