Naslov
Studij aktiviranog sinteriranja magnezijeva oksida iz morske vode
(A Study of Acivated Sintering of Magnesium Oxide from Seawater)

Autori
Jakić, Jelena

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Kemijsko-tehnološki fakultet u Splitu

Mjesto
Split

Datum
15.04

Godina
2016

Stranica
187

Mentor
Martinac, Vanja

Ključne riječi
aktivirano sinteriranje; dodatak TiO2; dolomit; dolomitno vapno; fenomenološke jednadžbe; ispiranje; magnezijev hidroksid; magnezijev oksid; matematički model; mikrostruktura; morska voda; nestehiometrijsko taloženje; niska temperatura sinteriranja; sadržaj B2O3
(activated sintering; TiO2 addition; dolomite; dolomite lime; phenomenological equations; rinsing; magnesium hydroxide; magnesium oxide; mathematical model; microstructure; seawater; sub-stoichiometric precipitation; low sintering temperature; B2O3 content)

Sažetak
Istraživanja provedena u ovom radu su sa svrhom poboljšanja tehnološkog procesa dobivanja magnezijeva oksida iz morske vode nestehiometrijskim (80%-tnim) načinom taloženja dolomitnim vapnom. S obzirom da je nedostatak nestehiometrijskog načina taloženja povećani udjel B2O3 u konačnom produktu u eksperimentalnom djelu rada detaljno je istraživan način obrade taloga magnezijeva hidroksida kod različitih uvjeta rada u svrhu iznalaženja optimalnog načina ispiranja. Istraživanja se odnose na odabir sredstva za ispiranje određene pH vrijednosti, redosljed korištenja sredstva za ispiranje te utvrđivanje minimalnog broja ispiranja kako u postupku dekantacije tako i u postupku ispiranja na filter papiru da bi se dobio kalcinirani magnezijev oksid s niskim sadržajem B2O3. Na temelju dobivenih rezultata iznašao se optimalni način ispiranja taloga magnezijeva hidroksida kojim se smanjuje kako sadržaj B2O3 tako i sadržaj CaO u kalciniranom magnezijevom oksidu. Najefikasniji način ispiranja taloga Mg(OH)2, obzirom na sadržaj CaO i B2O3 te količinu utrošene zalužene vode, je kombinirani način ispiranja (2+3) (ispiranje obavljeno 2 puta destiliranom vodom pH vrijednosti 5, 86 i 3 puta zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12, 50) u procesu dekantacije i 5 puta svježom destiliranom vodom pH vrijednosti 5, 86 na filter papiru. Kalcinirani magnezijev oksid (80%-tno taloženje) dobiven žarenjem taloga magnezijeva hidroksida koji je ispran navedenim načinom sadrži 98, 68 mas. % MgO, 0, 83 mas. % CaO i 0, 1888 mas. % B2O3 te se može koristiti kao polazna sirovina za dobivanje sinteriranog magnezijeva oksida. Na kvalitetu sinteriranog magnezijeva oksida utječe i sastav polaznih sirovina, stoga se istraživao kemijski sastav morske vode (s lokacije Oceanografskog instituta u Splitu) i kemijske, mineraloške te granulometrijske karakteristike dolomitnog vapna dobivenog kalcinacijom dolomita (s lokacije Đipalo-Sinj). Istraživan je zatim proces sinteriranja magnezijeva oksida na temperaturama od 1400, 1500 i 1700 oC, u trajanju od 1 do 4 sata, te utjecaj dodatka TiO2 (ω = 1, 2 i 5%) na njegovu mikrostrukturu. Cilj istraživanja je također bio da se utvrdi kako magnezijev oksid dobiven iz morske vode nestehiometrijskim 80%-tnim načinom taloženja magnezijeva hidroksida, učiniti jeftinim, a kvalitetnim vatrostalnim materijalom, tj. uz što nižu temperaturu sinteriranja i manji postotak dodanog TiO2 sintetizirati ugušćeni polikristalinični uzorak odgovarajuće mikrostrukture. Već pri nižim temperaturama sinteriranja (1400 oC) uz dodatak 2 mas. % odnosno 5 mas. % TiO2, ovisno o vremenu sinteriranja, sintetizirao se kvalitetni MgO (sadrži ≤ 0, 05 mas.% B2O3) za primjenu u industriji vatrostalnih materijala. Postignute gustoće sinteriranih uzoraka pri nižim temperaturama (< 1500 oC) iznose do 96, 50% dok pri višim temperaturama iznose i do 99, 50% od teorijske gustoće (ρt=3, 576 g cm-3). Mikrostruktura uzoraka MgO uz dodatak TiO2 postaje gušća već pri nižim temperaturama i uz kraće vrijeme sinteriranja zbog rasta i sinteriranja zrna periklasa (MgO). CaTiO3 i MgTiO4 izdvajaju se u obliku tankog sloja po graničnoj površini zrna periklasa tijekom hlađenja. Na višim temperaturama pojava male količine tekuće faze dodatno intenzivira sinteriranje i rast zrna periklasa. Na reakcije nastajanja Ca2B2O5, CaTiO3 i MgTiO4 primjenjeni su zakoni termodinamike nepovratnih procesa u cilju iznalaženja fenomenoloških jednadžbi procesa aktiviranog sinteriranja magnezijeva oksida iz morske vode. Istražene relacije omogućavaju da se računskim putem predvidi sadržaj B2O3 u sinteriranim uzorcima MgO kao i količinu nastalog CaTiO3 i Mg2TiO4 ovisno o temperaturi i vremenu izotermnog sinteriranja te dodatku TiO2. Postavljeni matematički modeli omogućavaju kontrolu procesa aktiviranog sinteriranja magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode u temperaturnom intervalu od 1400 do 1700 oC, u trajanju 1 do 4 sata.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo

POVEZANOST RADA