Tlenek niklu w technologii zasadowych materia ów ogniotrwa ych - perspektywy wykorzystania

Transkrypt

1 TERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC TERIALS/, 66, 3, (2014), Tlenek niklu w technologii zasadowych materia ów ogniotrwa ych - perspektywy wykorzystania JACEK PODWÓRNY*, JÓZEF WOJSA, ANNA GERLE Instytut Ceramiki i Materia ów Budowlanych, Oddzia Materia ów Ogniotrwa ych w Gliwicach, ul. Toszecka 99, 4400 Gliwice, * j.podworny@icimb.pl Streszczenie W pracy zaprezentowane zosta y wyniki bada pozwalaj ce uzna NiO za perspektywiczny dodatek do materia ów magnezjowo- -spinelowych. Badaniami obj to dodatki NiO, CoO, MnO i Mn 2 O 3, wprowadzone do materia u spinelowego jako sk adniki roztworu sta ego spinelu MgAl 2 O 4. W badaniach skoncentrowano si na reaktywno ci spineli w reakcjach z tlenkami siarki SO 2 /SO 3 w zakresie temperatury od 600 C do 800 C. Stwierdzono, e dodatek NiO wp yn pozytywnie na ograniczenie reaktywno ci spinelu glinowego, nie powoduj c pogorszenia badanych w asno ci materia ów magnezjowo-spinelowych z wyj tkiem odporno ci na wstrz s cieplny, która uleg a zmniejszeniu w niewielkim stopniu. Przedstawione w pracy wyniki umo liwi y wskazanie potencjalnych obszarów ich wykorzystania w technologii materia ów ogniotrwa ych. Zwrócono uwag na mo liwo zaprojektowania zasadowego materia u ogniotrwa ego, zawieraj cego w fazie spinelowej NiO, do zastosowa w wy o eniach ogniotrwa ych konwertorów miedziowych oraz pieców obrotowych przemys u cementowego, w których spala si paliwa alternatywne. Móg by on równie zast pi wyroby magnezjowe w regeneratorach pieców szklarskich nara onych na negatywne oddzia ywanie zarówno tlenków siarki, jak i wstrz sów cieplnych. Wyroby magnezjowo-spinelowe wykazuj wi ksz odporno na obydwa wymienione, negatywnie oddzia uj ce czynniki niszcz ce. S owa kluczowe: materia y ogniotrwa e, spinel, materia y magnezjowo-spinelowe NICKEL OXIDE IN TECHNOLOGY OF BASIC REFRACTORY TERIALS THE PERSPECTIVE OF USE The paper presents investigations performed for con rming that NiO can be a perspective addition for magnesia-spinel materials. The investigations included the NiO, CoO, MnO and Mn 2 O 3 addition incorporated into spinel material as the solid solution components. The spinel reactivity examination was focused on the reaction with sulphur oxides, SO 2 /SO 3, at temperatures ranging from 600 C to 800 C. It has been stated that the NiO addition positively in uenced chemical reactivity of spinel without degradation of other investigated properties. The only observed disadvantage was a slight decrease in thermal shock resistance. The data collected in the paper show areas of potential utilisation of the NiO-modi ed spinel in refractory materials technology. New refractory materials made from spinel added with NiO can be perspective for copper converter linings or rotary kilns in cement industry which utilises alternative fuels. This material could also replace magnesia materials in regenerators of glass furnaces that are exposed on the negative action of both sulphur oxides and thermal shocks. The studied magnesia-spinel products have better resistance on both mentioned, destructive factors.. Keywords: Refractory materials, Spinel, Magnesia-spinel materials 1. Wprowadzenie Zasadowe materia y ogniotrwa e w wielu zastosowaniach przemys owych nara one s mi dzy innymi na korozyjne oddzia ywanie tlenków siarki, przyczyniaj ce si do niszczenia wy o enia ogniotrwa ego. Problem ten jest szczególnie wa ny przy stosowaniu materia ów ogniotrwa ych w przemy le miedziowym i cementowym, szczególnie ze wzgl du na okre lanie maksymalnej temperatury stosowania tych materia ów. Jednym ze sposobów przeciwdzia ania zjawisku korozji gazowej jest mody kacja sk adu chemicznego tworzywa polegaj ca na wprowadzeniu do materia u dodatku wp ywaj cego korzystnie na reaktywno chemiczn. W niniejszej pracy zaprezentowano wyniki bada reaktywno ci spinelu glinowego MgAl 2 O 4 i jego roztworów sta ych zawieraj cych NiO, CoO, MnO i Mn 2 O 3 z tlenkami siarki. Reakcje topochemiczne spineli z tlenkami siarki nie by y do tej pory szczegó owo zbadane, pomimo ich istotnego znaczenie w badaniach mechanizmu korozji gazowej ogniotrwa ych materia ów zasadowych. Badania nad kinetyk i mechanizmem tych reakcji oraz analiza trwa o ci termodynamicznej produktów, by a przedmiotem systematycznie prowadzonych na przestrzeni wielu lat prac badawczych w Oddziale Materia ów Ogniotrwa ych Instytutu Ceramiki i Materia ów Budowlanych w Gliwicach, które znacz co poszerzy y stan wiedzy w tym zakresie [1-5]. Wyniki tych bada pozwoli y na sformu owanie szeregu wniosków, zarówno poznawczych jak i praktycznych. W badaniach tych wykazano, e spinele wchodz ce w sk ad 331

2 J. PODWÓRNY, J. WOJSA, A. GERLE zasadowych materia ów ogniotrwa ych, wbrew powszechnie utartym pogl dom, ulegaj korozji pod wp ywem mieszaniny gazowej O 2 /SO 2 /SO 3 oraz, e po przej ciu temperatury przemiany porz dek-nieporz dek zmienia si ich reaktywno chemiczna z tlenkami siarki (ro nie w przypadku MgAl 2 O 4 i MgFe 2 O 4 ), co ma znaczenie przy wyborze sk adu chemicznego wyrobów magnezjowo-chromitowych. Sformu owane w tych pracach wnioski sta y si inspiracj do podj cia nowych bada nad stabilizacj struktury spinelu i zablokowaniem przemiany porz dek-nieporz dek [6]. Ze wzgl du na fakt, e najwi ksze znaczenie przemys owe ma spinel MgAl 2 O 4, który wykazuje tendencj do tworzenia struktury normalnej, w badaniach skoncentrowano si na tym spinelu, badaj c mo liwo stabilizacji jego struktury i zablokowania zachodz cej ze wzrostem temperatury przemiany. Ograniczenie skali zjawiska korozji gazowej poprzez mody kacj sk adu chemicznego tworzyw ogniotrwa ych poci ga za sob konieczno zbadania wp ywu wprowadzonych do materia u dodatków mody kuj cych sk ad chemiczny na pozosta e w asno ci tworzywa. Wprowadzone dodatki mog, bowiem pogarsza szczególnie w asno ci wysokotemperaturowe. W technologii materia ów ogniotrwa ych dobór odpowiedniego tworzywa pod k tem okre lonego zastosowania przemys owego zawsze opiera si na zasadzie kompromisu, np. pomi dzy lepszymi w asno ciami wytrzyma o ciowymi, a gorsz odporno ci na wstrz sy cieplne, lub nieco gorszymi w asno ciami mechanicznymi, a korzystniejsz odporno ci korozyjn w okre lonych warunkach pracy. Celem prezentowanej pracy by o zbadanie wp ywu podstawie : Co 2+, Ni 2+, Mn 2+, Mn 3+ na wybrane w asno ci roztworów sta ych spinelu glinowego MgAl 2 O 4 i podj cie próby oceny wp ywu tych podstawie na w asno ci tworzyw ogniotrwa ych. 2. Cz eksperymentalna 2.1. Synteza spineli i materia ów magnezjowospinelowych Metod otrzymywania spineli do bada reaktywno ci z tlenkami siarki oparto na wspó str caniu z wodnych roztworów siarczanów. Reakcj chemiczn prowadz c do otrzymania prekursora spinelu glinowego przedstawia równanie: Al 2 (SO 4 ) 3 nh 2 O + MgSO 4 7H 2 O + 4(NH 4 ) 2 CO 3 MgAl 2 O 4 nh 2 O + 4(NH 4 ) 2 SO 4 + 4CO 2 + nh 2 O (1) Przygotowuj c stechiometryczny spinel MgAl 2 O 4 sporz dzano dwa roztwory: jeden zawieraj cy 00 mola/dm 3 MgSO 4 i drugi zawieraj cy 00 mola/dm 3 Al 2 (SO 4 ) 3. W syntezie spineli trójkationowych przygotowywano dwa roztwory wodne siarczanów: jeden zawieraj cy mola/dm 3 siarczanów z kationami na +2. stopniu utlenienia (Mg 2+, Mn 2+, Ni 2+, Co 2+ ), drugi zawieraj cy mola/dm 3 siarczanów z kationami na +3. stopniu utleniania (Al 3+, Mn 3+ ). Sk ad obydwu roztworów zale a od za o onego docelowego sk adu stechiometrycznego spinelu. Metod t szczegó owo opisano w pracy [7]. W celu zbadania wp ywu dodatku Ni na w asno ci spinelu glinowego MgAl 2 O 4 oraz materia ów magnezjowo spinelowych wytworzono metod spiekania z czystych tlenków: MgO, Al 2 O 3 i NiO, jednofazowe kruszywa spinelowe o sk adzie: MgAl 2 O 4 (), (Mg 0,95 Ni 5 )Al 2 O 4 ( Ni5) i (Mg 0,85 Ni 0,15 )Al 2 O 4 ( Ni15) (w opisie tworzyw stosowano skrócon form zapisu, przyj t miedzy innymi w dziedzinie materia ów ogniotrwa ych, gdzie M oznacza MgO, A-Al 2 O 3, N-NiO, a liczba okre la procent atomowy Ni, podstawiaj cego Mg w strukturze spinelu). Do ich otrzymania sporz dzono jednorodne mieszaniny tlenków o odpowiednich sk adach, które nast pnie granulowano z dodatkiem spoiwa: wody, ugu posul towego i polocelu (sodowej soli karboksymetylocelulozy). Z otrzymanego granulatu formowano walce, które wypalono w piecu gazowym w temperaturze 1650 ºC przez 8 godzin. Otrzymane spieki rozdrobniono w kruszarce i podzielono drog przesiewania na kilka frakcji ziarnowych, które pos u y y do wytworzenia jednofazowych spieków spinelowych oraz materia ów magnezjowo spinelowych [6, 7]. Skuteczno syntezy kruszyw spinelowych sprawdzono wykonuj c analizy sk adu fazowego metod XRD. Wszystkie otrzymane kruszywa by y jednofazowe. W badaniach sk adu fazowego zastosowano rentgenowsk dyfraktometri proszkow, wykorzystuj c dyfraktometr rentgenowski PANalytical XPERT PRO MPD wyposa ony w lamp rentgenowsk z anod Cu i detektor paskowy RTMS (X Celerator). Parametry pracy lampy wynosi y 40 kv i 30 ma Reaktywno z tlenkami siarki Badania reaktywno ci spineli z tlenkami siarki przeprowadzono na specjalnie do tego celu zaprojektowanym i zbudowanym w oddziale Materia ów Ogniotrwa ych ICiMB w Gliwicach stanowisku pomiarowym. Szczegó y dotycz ce budowy wykorzystanej w badaniach aparatury opisano w pracach [5-7]. Badania reaktywno ci spinelu glinowego mody - kowanego dodatkami NiO, CoO, MnO i Mn 2 O 3 prowadzono na próbkach proszkowych o zbli onym rozwini ciu powierzchni w a ciwej, oznaczonej metoda BET, w zakresie temperatury od 600 C do 800 C. Wysuszone uprzednio próbki proszkowe, znajduj ce si w platynowym naczyniu, umieszczano w reaktorze, który ogrzewano do temperatury badania z szybko ci 500 C/h. Po osi gni ciu temperatury badania próbk wa ono, aby okre li jej mas pocz tkow, przed reakcj. Nast pnie rozpoczynano wprowadzanie do reaktora podgrzanej w podgrzewaczu mieszaniny powietrza i dwutlenku siarki (13% obj. SO 2 ). Pierwszy pomiar masy wykonywano po 15 min. od rozpocz cia reakcji, nast pne w odst pach 30 min. a do zako czenia eksperymentu. Za ka dym razem wykonywano 3 powtórzenia pomiaru masy, u redniaj c wyniki. Zarejestrowane przyrosty masy w czasie m = f(t) standaryzowano wzgl dem 1 m 2 powierzchni w a ciwej badanych proszków, m* = f(t), w celu uzyskania mo liwo ci bezpo redniego porównywania wyników Pomiar w a ciwo ci zycznych i u ytkowych badanych materia ów Pomiar w a ciwo ci spr ystych, tj. modu u spr ysto- ci pod u nej E i poprzecznej G, wspó czynnika Poissona i wspó czynnika tarcia wewn trznego Q, oznaczano za pomoc analizatora cz stotliwo ci rezonansowych i t umienia RFDA (IMCE-Belgia), wykorzystuj c drgania zginaj ce i skr caj ce. Oznaczenia wykonywano w oparciu o norm ASTM E TERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC TERIALS/, 66, 3, (2014)

3 TLENEK NIKLU W TECHNOLOGII ZASADOWYCH TERIA ÓW OGNIOTRWA YCH - PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA Odporno na wstrz sy cieple (OWT) oznaczono wed ug procedury, w której próbki w postaci walców, = 50 mm, przetrzymywano w temperaturze 950 C przez 20 min., a nast pnie ch odzono w wodzie o temperaturze pokojowej przez 5 min. Liczono ilo cykli grzanie-ch odzenie, po których próbka uleg a zniszczeniu (utraci a, co najmniej 20% obj to ci). Rozwini cie powierzchni (powierzchni w a ciw ) zmierzono metod BET za pomoc urz dzenia Gemini 2360 Micromeritics z zastosowanie azotu jako gazu adsorbowanego. Ogniotrwa o pod obci eniem wyznaczono wg normy PN-69/H G sto pozorn i porowato otwarta wyznaczono wg normy PN-EN 993:1998. Gazoprzepuszczalno wyznaczono zgodnie z procedur opracowan na podstawie normy PN-EN 993-4:1999. Wytrzyma o na ciskanie wyznaczono wg normy PN-EN 993-5: Wyniki Wyniki oznacze powierzchni w a ciwej przedstawiono w Tabeli 1. Zestawienie danych z ka dej temperatury badania, umo liwiaj ce porównanie reaktywno ci badanych spineli, pokazano na Rys Wynika z nich, e w ka dym przypadku najbardziej reaktywnym okaza si spinel zawieraj cy dodatek Mn 3+. Najkorzystniejszy wp yw na reaktywno w ka dej temperaturze badania mia dodatek Ni. Porównanie reaktywno ci poszczególnych spineli w ró nych temperaturach prowadzi do stwierdzenia wyst powania pewnej prawid owo ci: reaktywno ka dego z nich wzrasta z temperatur, z tym e w spinelu z dodatkiem Ni 2+ wzrost reaktywno ci w temperaturze 800 C wzgl dem 700 C jest wyra nie wi kszy ni w temperaturze 700 C wzgl dem 600 C, natomiast w spinelu z dodatkiem Mn 3+ wzrost reaktywno ci w 800 C wzgl dem 700 C jest nieznaczny. Analizuj c otrzymane wyniki badania reaktywno ci chemicznej badanych spineli w reakcji z tlenkami siarki, spinel z dodatkiem niklu uznano za najbardziej perspektywiczny. Z tego wzgl du w dalszych badaniach okre lono szereg w asno ci tworzywa spinelowego z dodatkiem Ni i porównano je z w asno ciami czystego tworzywa spinelowego. Zak adaj c, e wprowadzenie dodatkowych kationów 2+ do struktury krystalicznej spinelu glinowego () mo e spowodowa zmian stanu napr e w sieci krystalicznej wykonano oznaczenia w asno ci spr ystych otrzymanych spieków: modu u spr ysto ci pod u nej E (modu Younga) i poprzecznej G (modu cinania), wspó czynnika Poissona, tarcia wewn trznego Q E i Q G (t umienia), Tabela 1. Powierzchnia w a ciwa wyznaczona wielopunktow metod BET. Table 1. Speci c surface area determined by multipoint BET method. Próbka Powierzchnia w a ciwa [m 2 /g] 0,89 Co15 0,92 Ni15 1,10 Mn ,84 Mn Co15% Ni15% Mn2+ 15% Mn3+ 15% Rys. 1. Porównanie zale no ci m* = f(t) uzyskanych w temperaturze 600 C dla wskazanych spineli. Fig. 1. Comparison of m* = f(t) dependences obtained at 600 C for indicated spinels. 4,5 4,0 3,5 3,0 Co15% Ni15% Mn2+ 15% Mn3+ 15% Rys. 2. Porównanie zale no ci m* (t) uzyskanych w temperaturze 700 C dla wskazanych spineli. Fig. 2. Comparison of m* (t) dependences obtained at 700 C for indicated spinels. 4,5 4,0 3,5 3,0 Co15% Ni15% Mn2+ 15% Mn3+ 15% Rys. 3. Porównanie zale no ci m* (t) uzyskanych w temperaturze 800 C dla wskazanych spineli. Fig. 3. Comparison of m* (t) dependences obtained at 800 C for indicated spinels. oraz oznaczenia maj ce wp yw na wymienione w asno ci: porowato ci otwartej P o i g sto ci pozornej o. Wyniki przedstawiono w Tabeli 2. W celu dokonania oceny wp ywu dodatku Ni 2+ na w asno ci wysokotemperaturowe spinelu glinowego wykonano oznaczenia ogniotrwa o ci pod obci eniem otrzymanych spieków z dodatkiem Ni i bez niego. Wyniki przedstawiono w Tabeli 3. Dodatek Ni, zarówno wynosz cy 5% at. jak i 15% at., wp yn na pogorszenie si w asno ci spr ystych. Jest to widoczne zarówno w warto ciach wspó czynników spr - TERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC TERIALS/, 66, 3, (2014) 333

4 J. PODWÓRNY, J. WOJSA, A. GERLE Tabela 2. W asno ci spr yste spieków spinelowych wytworzonych z czystego kruszywa spinelu i kruszyw mody kowanych dodatkiem NiO. Table 2. Elastic properties of sintered spinel materials manufactured using the pure spinel aggregate and aggregates modi ed with NiO. Rodzaj spinelu E [GPa] G [GPa] Q E Q G o [g/cm 3 ] P o [%] 64,2 ± 0,4 27,0 ± 0,1 0,190 ± ,49 ± 4 30,3 ± 0,2 Ni 5 49,9 ± 0,3 21,8 ± 0,1 0,184 ± ,31 ± 4 36,0 ± 0,2 Ni 15 40,8 ± 0,3 17,5 ± 0,1 0,168 ± ,31 ± 4 37,5 ± 0,2 Tabela 3. Ogniotrwa o pod obci eniem spieków wytworzonych z czystego kruszywa spinelowego i kruszyw spinelu mody kowanego dodatkiem NiO. Table 3. Refractoriness under load of sintered spinel materials manufactured using the pure spinel aggregate and aggregates modi- ed with NiO. Rodzaj spinelu Ogniotrwa o pod obci eniem T 0,6 [ C] Ogniotrwa o pod obci eniem T 4 [ C] 1630 Ni Ni Tabela 4. W asno ci materia ów magnezjowo-spinelowych (M-) otrzymanych z udzia em czystego spinelu i spineli zawieraj cych podstawienia Ni 2+. Table 4. Properties of magnesia-spinel (M-) materials manufactured from the pure spinel and spinels modi ed with Ni 2+ substitutions. W asno M- M- Ni5 M- Ni15 G sto pozorna [g/cm 3 ] 2,71 2,69 2,70 Porowato otwarta [%] 20,8 21,1 2 Gazoprzepuszczalno [nperm] 2,6 2,7 Wytrzyma o na ciskanie [MPa] 47,6 37,7 46,4 Modu Younga E [GPa] 52,6 52,2 50,9 Modu cinania G [GPa] 24,4 24,1 23,8 T umienie Q E T umienie Q G Wspó czynnik Poissona Ogniotrwa o pod obci eniem [ C] T 0,6 T 4 OWT [l. cykli] Skurczliwo wypalania [%] h,2,4,3,4,2,3 ysto ci E i G, jak i wspó czynnika Poissona (szczególnie dla dodatku 15% at.). Zaobserwowano równie wzrost t umienia w porównaniu do czystego spinelu, szczególnie w przypadku drga zginaj cych, zwi zanych z modu em E, czyli napr eniami rozci gaj cymi i ciskaj cymi Q E. Obni enie si warto ci modu ów E i G spowodowane by o mniejsz zwarto ci materia u, widoczn poprzez wysok, w porównaniu do, porowato ci otwart. Z przytoczonych w Tabeli 3 danych wynika, e mniejszy dodatek Ni (5% at.) nie wp yn na ogniotrwa o pod obci - eniem. Wi kszy dodatek Ni (15% at.) spowodowa obni enie ogniotrwa o ci pod obci eniem. Przyk adowe wyniki bada materia ów magnezjowo-spinelowych (M-), do sk adu których wprowadzono zamiast czystego spinelu spinele zawieraj ce 5% at. i 15% at. Ni 2+ przedstawiono w Tabeli 4. Sumaryczny udzia spinelu w tych tworzywach wynosi 17% mas. Pozosta e 83% mas. stanowi klinkier magnezjowy. Dla porównania zamieszczono równie wyniki bada materia u odniesienia magnezjowo- -spinelowego zawieraj cego 17% mas. spinelu MgAl 2 O 4. Przedstawione w Tabeli 4 wyniki pokazuj, e mo liwym jest otrzymanie ogniotrwa ego materia u zawieraj cego podstawienia Ni 2+ w spinelu glinowym, o zbli onych w asno ciach do materia u bez tego dodatku. Z uzyskanych wyników oznacze g sto ci pozornej, porowato ci otwartej i gazoprzepuszczalno ci mo na wnioskowa, e wszystkie trzy materia y powinny cechowa si zbli ona mikrostruktur, co czyni je porównywalnymi. W asno ci mechaniczne oraz ogniotrwa o pod obci eniem kszta tuj si na tym samym poziomie. Najwi ksz ró nic odnotowano w odporno ci na wstrz sy cieplne (OWT), która uleg a zmniejszeniu z 16 cykli na 12 cykli, a ten wynik nale y uzna za zadowalaj cy dla tego typu tworzywa ogniotrwa ego. Warte odnotowania jest równie spostrze enie, e otrzymane materia y magnezjowo spinelowe charakteryzowa y si wyra nie ni szymi warto ciami wspó czynników Poissona, mieszcz cymi si w przedziale 70 84, w porównaniu do spieków spinelowych nie zawieraj cych peryklazu (Tabela 2), pokazuj cych wspó czynniki Poissona mieszcz ce si w przedziale 0,168 0,190. Wyniki te s spójne z wynikami uzyskiwanymi we wcze- niejszej pracy, w której badano przemys owo wytworzone materia y magnezjowe i magnezjowo spinelowe [8]. 4. Podsumowanie Podsumowuj c przeprowadzone badania mo na stwierdzi, e ze wzgl du na korzystny wp yw na reaktywno spinelu z tlenkami siarki, dodatek NiO jest najbardziej perspektywicznym spo ród badanych w prezentowanej pracy. 334 TERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC TERIALS/, 66, 3, (2014)

5 TLENEK NIKLU W TECHNOLOGII ZASADOWYCH TERIA ÓW OGNIOTRWA YCH - PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA Dodatek NiO, wbudowanego w struktur spinelu glinowego, powinien by przedmiotem dalszych bada nad jego wykorzystaniem w technologii materia ów ogniotrwa ych, w tym równie magnezjowo-chromitowych i magnezjowych. W czystym, jednofazowym spieku spinelu z podstawieniami Ni 2+, obni enie warto ci modu ów E i G w porównaniu do spieku z czystego spinelu glinowego by o spowodowane mniejsz zwarto ci tego materia u (wi ksza porowato otwarta i ni sza g sto pozorna), a spadek ogniotrwa o ci pod obci eniem nie by drastyczny. W realnych materia ach ogniotrwa ych spinel glinowy jest jednym z przynajmniej dwóch g ównych sk adników tworzywa, a na w asno ci mechaniczne i termomechaniczne materia u maj wp yw równie inne czynniki, które w procesie wytwórczym mo na wiadomie kszta towa np. mikrostruktur. Przeprowadzone badania pokaza y równie, e mo liwe jest wytworzenie materia u ogniotrwa ego magnezjowo-spinelowego zawieraj cego jony Ni 2+ w strukturze spinelu i posiadaj cego porównywalne w asno ci do materia u nie zawieraj cego NiO. Otrzymane materia y magnezjowo-spinelowe z NiO wbudowanym do struktury sipnelu nie wykazywa y obni enia ogniotrwa o ci pod obci eniem tworzyw. Dodatek NiO w niewielkim stopniu wp yn na zmniejszenie odporno ci na wstrz sy cieplne materia u magnezjowo-spinelowego, utrzymuj c si na wysokim poziome jak dla tego typu tworzyw ogniotrwa ych (12 cykli). Dobór materia u ogniotrwa ego pod k tem okre lonego zastosowania przemys owego zawsze opiera si na zasadzie kompromisu np. pomi dzy lepszymi w asno ciami wytrzyma- o ciowymi, a gorsz odporno ci na wstrz sy cieplne, lub nieco gorszymi w asno ciami mechanicznymi, a korzystniejsz odporno ci korozyjn w okre lonych warunkach pracy. Uzyskane w pracy wyniki bada umo liwiaj dokonywanie takich cz ciowych ocen. Jednym z potencjalnych obszarów wykorzystania uzyskanych wyników w technologii materia ów ogniotrwa ych mo e by zaprojektowanie zasadowego materia u ogniotrwa ego zawieraj cego w fazie spinelowej podstawienia Ni 2+ do zastosowa w wy o eniach ogniotrwa ych konwertorów miedziowych, do zabudowy w stre e nara onej na korozj gazow pod wp ywem tlenków siarki, w tzw. stre e siarczanowej. Wyroby tego typu mog yby równie znale zastosowanie w piecach obrotowych przemys u cementowego, w których spala si paliwa alternatywne zawieraj ce siark np. zu yte opony. Innym mo liwym wykorzystaniem tego typu wyrobów mog oby by zast pienie wyrobów magnezjowych w regeneratorach pieców szklarskich nara onych na negatywne oddzia ywanie zarówno tlenków siarki, jak i wstrz sów cieplnych. Wyroby magnezjowo-spinelowe i spinelowe wykazuj wi ksz odporno na obydwa wymienione, negatywnie oddzia uj ce czynniki niszcz ce ni powszechnie stosowane materia y magnezjowe. Literatura [1] Wojsa, J., Bunikowski, W., Trochimowicz, T., Patzek, Z.: Odporno zasadowych materia ów ogniotrwa ych na dzia anie SO 2, VI Mi dzynarodowa Konferencja Metalurgiczna, Rudy Raciborskie [2] Podwórny, J.: Badania nad kinetyk i mechanizmem reakcji topochemicznych w uk adzie MgO spinele MgR 2 O 4 SO 2 O 2, Ro zprawa doktorska, Politechnika l ska w Gliwicach, Wydzia Chemiczny, [3] Wojsa, J., Podwórny, J.: Reactivity of MgO and MgR 2 O 4 spinels with SO 2 at elevated temperatures, Stahl und Eisen, Special issue, 10, [4] Podwórny, J., Piotrowski, J., Wojsa, J.: Investigations into the kinetics and mechanism of gas-solid state processes in MgO- -MgR 2 O 4 (R: Al, Cr, Fe) spinels SO 2 O 2 system, Ceram. Int., 34, (2008), [5] Gerle, A.: Badania nad wp ywem inwersji struktury wybranych spineli magnezowych na kinetyk ich reakcji topochemicznyc h z tlenkami siarki, Rozprawa doktorska. Politechnika l ska w Gliwicach, Wydzia Chemiczny, [6] Podwórny, J., Wojsa, J., liwa, A., Stec, K., Psiuk, B., Gerle, A.: Badania nad stabilizacj struktury spinelu MgAl 2 O 4 w podwy szonej temperaturze, sprawozdanie ICIMB nr 3749/ NN /2N002G11/BL/2013 z projektu badawczego w asnego NN s nansowanego przez Narodowe Centrum Nauki. [7] Podwórny, J.: Przemiana porz dek nieporz dek w spinelach typu 2:3., Ceramika/Ceramics, tom 117, 2014, Prace Komisji Nauk Ceramicznych Polski Biuletyn Ceramiczny, ISSN , ISBN [8] Podwórny, J., Wojsa, J., Wala, T.: Variation of Poisson s ratio of refractory materials with thermal shocks., Ceram. Int., 37, 7, (2011), Otrzymano 30 czerwca 2014, zaakceptowano 5 sierpnia 2014 TERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC TERIALS/, 66, 3, (2014) 335