Search

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 odreñene pH vrijednosti, redosljed korištenja sredstva za ispiranje te utvrñivanje 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 ðipalo-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 ( 1, 2 5%) na njegovu mikrostrukturu. Cilj istraživanja je takoñer 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) zaprimjenu 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 ( 3,576 g cm). 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 hlañenja. 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 − 1700 oC, u trajanju 1 − 4 sata. The aim of this study has been to improve the technological process of obtaining magnesium oxide from seawater by sub-stoichiometric (80 %) precipitation with dolomite lime. Taking into account that the flaw of sub-stoichiometric precipitation is the increased B2O3 content in the final product, the experimental part examines in detail the method of treating the magnesium hydroxide precipitate for different operating conditions in order to determine the optimum rinsing method. Examinations relate to the selection of the rinsing agent of a specific pH value, the sequence of application of the rinsing agent, and determination of the minimum number of rinses both in decantation and in rinsing on filter paper with the aim of obtaining magnesium oxide with a low B2O3 content. Based on the results obtained, the optimum method of rinsing the magnesium hydroxide precipitate has been found, which reduces both the B2O3 content and the CaO content in the calcined magnesium oxide. The optimum method of rinsing of the Mg(OH)2 precipitate is the combined rinsing method (2+3) (rinsing 2 times with distilled water of pH of 5.86 and 3 times with alkalized distilled water of pH of 12.50) in the process of decantation, and 5 times with fresh distilled water of pH of 5.86 on filter paper with regards to the CaO and B2O3 content and the quantity of alkalized water spent. The calcined magnesium oxide (80% precipitation) obtained by calcination of the magnesium hydroxide precipitate rinsed according to the method described contains 98.68 mass % MgO, 0.83 mass % CaO and 0.1888 mass % B2O3 and can be used as the initial raw material in obtaining the sintered magnesium oxide. The quantity of sintered magnesium oxide is affected by the composition of initial raw materials, and consequently the chemical composition of seawater (from the location of the Oceanographic institute in Split) was examined as well as the chemical, mineralogical and granulometric properties of dolomite lime obtained by calcination of dolomite (from the ðipalo – Sinj location). Then the process of sintering of magnesium oxide was examined and the effect of the TiO2 addition ( 1, 2 5%) on its microstructure at sintering temperatures of 1400, 1500 and 1700 oC, with the duration from 1 to 4 hours. The aim of the study has also been to determine how to make the seawater-derived magnesium oxide obtained by sub-stoichiometric 80% precipitation of magnesium hydroxide the efficient refractory material, i.e. how to obtain densified polycrystalline sample of appropriate microstructure with as low sintering temperature and small percent of added TiO2 as possible. Already at low sintering temperatures (1400 oC) with the addition of 2 mass % TiO2 or5 mass % TiO2, depending on the duration, the requirement has been met for obtaining quality sintered MgO (containing ≤ 0.05 mass % B2O3) that is used in the refractory industry. The density of samples sintered at lower temperatures (< 1500 oC) amount up to 96.50% and at higher temperatures they amount up to 99.50% of the theoretical density ( 3.576 g cm). The microstructure of the MgO samples with the addition of TiO2 becomes more compact already at lower temperatures and shorter sintering duration due to the increased periclase grain (MgO). CaTiO3 and MgTiO4 separate in the form of a thin layer over the periclase grain boundary surface during cooling. At higher temperatures the appearance of a small quantity of the liquid phase additionally intensifies sintering and growth of the periclase grain. The laws governing the thermodynamics of irreversible processes have been applied to reactions of formation of Ca2B2O5, CaTiO3 and MgTiO4 in order to determine the phenomenological equations of activated sintering of seawater-derived magnesium oxide. The relations obtained make it possible to use computing to predict the B2O3 content in sintered MgO samples as well as the content of CaTiO3 and Mg2TiO4 formed relative to temperature and duration of isothermal sintering and the addition of TiO2. The mathematical models established make it possible to control the activated sintering of seawater-derived magnesium oxide in the temperature range 1400 − 1700 oC, for the duration of 1 − 4 hours.

Cilj ovog rada bio je ispitati utjecaj dodatka 1 mas. % TiO2 na svojstva (gustoću, poroznost, sadržaj borova (III) oksida ) magnezijeva oksida iz morske vode sinteriranog pri temperaturi 1500 °C u trajanju 1 sat. Magnezijev oksid dobiven je iz morske vode 80%-tnim načinom taloženja dolomitnim vapnom. Kod pripreme uzorka primijenjen je kombinirani način ispiranja taloga magnezijeva hidroksida (2+3), tj. nakon što je talog magnezijeva hidroksida ispran dva puta svježom destiliranom vodom pH vrijednosti 5, 88 slijedi trokratno ispiranje sa zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12, 50. Nakon postupka dekantacije slijedi proces filtriranja na većem broju lijevaka (filtar papir plava vrpca). Ispiranje taloga na filtar papiru vršeno je pet puta svježom destiliranom vodom pH vrijednosti 5, 88. Rezultati ispitivanja ukazuju da se ovakvim načinom ispiranja taloga magnezijeva hidroksida udjel B2O3 u kalciniranom magnezijevom oksidu snizio do sadržaja 0, 072 mas. %. Zatim je izvršeno sinteriranje uzoraka MgO (80%-tno taloženje) iz morske vode bez dodatka TiO2 i uz dodatak 1 mas. % TiO2, pri temperaturi 1500 °C i vrijeme izotermnog zagrijavanja 1 sat. Rezultati ispitivanja ukazuju da se tijekom procesa aktiviranog sinteriranja maseni udjel B2O3 smanjio za oko 8% u odnosu na sadržaj B2O3 u kalciniranom magnezijevu oksidu. Sinterirani uzorci uz dodatak 1 mas. % TiO2 pokazuju nižu poroznost, a relativna gustoća iznosi 91% teorijske gustoće (3, 576 g cm-3).

Cilj ovog rada bio je ispitati utjecaj dodatka 2 mas. % TiO2 na svojstva: gustoće, poroznosti i sadržaja borova (III) oksida u magnezijevu oksidu iz morske vode, sinteriranog pri temperaturi 1500 °C u trajanju 1 sat. Magnezijev oksid dobiven je iz morske vode 80%-tnim načinom taloženja dolomitnim vapnom. Kod pripreme uzorka primijenjen je kombinirani način ispiranja taloga magnezijeva hidroksida (2+3), tj. nakon što je talog magnezijeva hidroksida ispran dva puta svježom destiliranom vodom pH vrijednosti 5, 88 slijedi trokratno ispiranje sa zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12, 50. Nakon postupka dekantacije slijedi proces filtriranja na većem broju lijevaka (filtar papir plava vrpca). Ispiranje taloga na filtar papiru vršeno je pet puta svježom destiliranom vodom pH vrijednosti 5, 88. Rezultati ispitivanja ukazuju da se tijekom procesa aktiviranog sinteriranja maseni udjel B2O3 smanjio za oko 81% u odnosu na sadržaj B2O3 u kalciniranom magnezijevu oksidu. Sinterirani uzorci uz dodatak 2 mas. % TiO2 pokazuju nižu poroznost, a relativna gustoća iznosi 93% teorijske gustoće (3, 576 g cm-3).

Cilj ovog rada bio je ispitati utjecaj dodatka 5 mas. % TiO2 na svojstva (gustoću, poroznost, maseni udio B2O3) magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode nestehiometrijskim (80%-tnim) načinom taloženja dolomitnim vapnom, a koji je sinteriran pri 1500 oC u trajanju 1 sat. Pri ispiranju taloga magnezijeva hidroksida primijenjen je kombinirani način ispiranja (2+3) u postupku dekantacije, u kojem se u prvim fazama procesa dekantacije dvokratno koristi destilirana voda pH vrijednosti 5, 88, nakon čega slijedi trokratno ispiranje sa zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12, 50. Nakon postupka dekantacije slijedi proces filtriranja na većem broju lijevaka (filtar papir plava vrpca) i višekratno ispiranje (5 puta) sa svježom destiliranom vodom pH vrijednosti 5, 88. Postignuti rezultati ispitivanja ukazuju da se ovakvim načinom ispiranja taloga magnezijeva hidroksida maseni udjel B2O3 u kalciniranom magnezijevu oksidu snizio do sadržaja 0, 072 mas. %. Zatim je izvršeno sinteriranje uzoraka MgO (80%-tno taloženje) iz morske vode bez dodatka TiO2 i uz dodatak 5 mas. % TiO2 pri temperaturi 1500 ⁰C uz vrijeme izotermnog zagrijavanja τ = 1 sat. Rezultati ispitivanja ukazuju da se pri procesu aktiviranog sinteriranja uz dodatak 5 mas. % TiO2 maseni udjel B2O3 smanjio za čak 84%, za razliku od uzorka bez dodatka TiO2 gdje se udjel B2O3 smanjio za samo 4%, u odnosu na sadržaj B2O3 u kalciniranom magnezijevu oksidu. Sinterirani uzorci uz dodatak 5 mas. % TiO2 pokazuju znatno nižu poroznost, a relativna gustoća iznosi 95% teorijske gustoće.

Cilj ovog rada bio je ispitati utjecaj dodatka TiO2 u količini 2 mas. % magnezijevom oksidu dobivenom iz morske vode nestehiometrijskim načinom taloženja, na svojstva (gustoća, poroznost, sadržaj borovog (III) oksida) sinteriranog magnezijeva oksida. Dodatak dolomitnog vapna, kao taložnog sredstva, iznosio je 80 % od stehiometrijski potrebne količine. Kod pripreme uzoraka primijenjen je kombinirani načinom ispiranja taloga magnezijeva hidroksida, kako u postupku dekantacije (3+2), tako i na filtar papiru (2+3). U prvim fazama višekratnog ispiranja primijenjena je zalužena destilirana voda (pH = 12.50), a zatim slijedi ispiranje svježom destiliranom vodom pH vrijednosti 6.10. Proces aktiviranog sinteriranja proveden je pri temperaturi 1700 oC u trajanju 1 sat, sa svrhom da se utvrdi sadržaj B2O3 u sinteriranim uzorcima u ovisnosti o načinu ispiranja taloga magnezijeva hidroksida i utjecaju dodanog TiO2. B2O3 je nepoželjena primjesa u magnezijevu oksidu dobivenom iz morske vode. Kvalitetni sinterirani magnezijev oksid sadrži vrlo malu količinu B2O3. Rezultati ispitivanja ukazuju da se tijekom procesa aktiviranog sinteriranja maseni udjel B2O3 smanjio za oko 71 % u odnosu na sadržaj B2O3 u kalciniranom magnezijevom oksidu (0.092 mas. %). Utjecaj TiO2 je primjetan, ali s obzirom da ispitivani uzorak MgO (80 %-tno taloženje) sadrži povećani sadržaj CaO (2.2 mas. %), dolazi do zadržavanja B2O3 u uzorku, tj. pogoduje reakciji nastajanja dikalcijeva borata, B2O3 + 2CaO = Ca2B2O5. Dakle, dodatak TiO2 u količini od 2 mas. % nije dovoljan da veže prisutni CaO i time utječe na značajnije isparavanje B2O3 u procesu aktiviranog sinteriranja magnezijeva oksida iz morske vode. Ustanovljeno je da sinterirani uzorci MgO (80 %-tno taloženje) uz dodatak 2 mas. % TiO2, pri 1700 oC uz vrijeme izotermnog zagrijavanja 1 sat, imaju veoma malu poroznost, a postignuta relativna gustoća sinteriranog uzorka iznosi oko 98 % u odnosu na teorijsku gustoću.

U radu je ispitivan utjecaj dodatka TiO2 na svojstva magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode nestehiometrijskim načinom taloženja uz dodatak 80 % od stehiometrijski potrebne količine dolomitnog vapna, kao taložnog sredstva. Magnezijev oksid dobiven iz morske vode nestehiometrijskim načinom taloženja sadrži borov(III) oksid kao onečišćenje. Tijekom reakcijskog taloženja magnezijeva hidroksida bor koji se nalazi u morskoj vodi (u obliku nedisocirane ortoboratne kiseline H3BO3, a djelomično i kao borat ion H2BO3-) se adsorbira na talog magnezijeva hidroksida, te ga je odgovarajućim načinom ispiranja taloga Mg(OH)2 potrebno smanjiti na najmanju moguću mjeru. B2O3 je nepoželjna primjesa u magnezijevom oksidu dobivenom iz morske vode. Naime, svojstva magnezijeva oksida specijalne namjene, tj. visoke čvrstoće, značajno ovise o sadržaju bora u produktu. Kvalitetni sinterirani magnezijev oksid sadrži vrlo malu količinu B2O3. Granica onečišćenja borom ne bi trebala biti veća od 0.05 mas. % B2O3 u vatrostalnom magnezijevom oksidu. Kod pripreme uzoraka primijenjen je kombinirani način ispiranja taloga magnezijeva hidroksida (3+2), tj. ispiranje dekantacijom vršeno je tri puta zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12.50 i dva puta destiliranom vodom pH vrijednosti 6.74. Višekratno ispiranje na filtar papiru (5 puta) vršeno je istim sredstvom za ispiranje (svježa destilirana voda pH vrijednosti 6.74). Izvršeno je zatim izotermno i aktivirano sinteriranje uzoraka MgO (80 %-tno taloženje) bez dodatka TiO2 i uz dodatak 5 i 8 mas. % TiO2 pri temperaturi 1700 oC u trajanju 1sat, sa svrhom da se utvrde svojstva ovih uzoraka prvenstveno s obzirom na udjel B2O3 u uzorcima nakon procesa sinteriranja. Rezultati ispitivanja ukazuju da dodatak od 5 i 8 mas. % TiO2 izrazito utječe na smanjenje udjela B2O3 tijekom aktiviranog sinteriranja magnezijeva oksida iz morske vode, tj. za 82 % - 87 % je manji u odnosu na udjel B2O3 u uzorku MgO (80 %-tno taloženje) bez dodatka TiO2 (0.032 mas. %), te se uzorci mogu karakterizirati kao vatrostalni materijal veoma niskog sadržaja B2O3. Dodatak TiO2 u količini 5 mas. % dovoljan je da veže prisutni CaO i time utječe na značajnije isparavanje B2O3 u procesu aktiviranog sinteriranja magnezijeva oksida iz morske vode. Tijekom sinteriranja postignuto je znatno zgušnjavanje uzoraka, tj. svi ispitivani uzorci imaju veoma malu brojnost otvorenih pora.

Cilj ovog rada bio je ispitati utjecaj dodatka TiO2 u količini od 1 mas. % magnezijevom oksidu dobivenom iz morske vode 80 %-tnim načinom taloženja dolomitnim vapnom, na sadržaj borovog (III) oksida u sinteriranom magnezijevu oksidu. Kod pripreme uzorka primijenjen je kombinirani način ispiranja taloga magnezijeva hidroksida (3+2), tj. ispiranje dekantacijom vršeno je tri puta zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12.50 i dva puta destiliranom vodom pH vrijednosti 5.56. Ispiranje na filtar papiru vršeno je također kombiniranim načinom (2+3), tj. nakon što je uzorak ispran dva puta zaluženom destiliranom vodom slijedi višekratno (tri puta) ispiranje svježom destiliranom vodom. Zatim je izvršeno aktivirano sinteriranje uzoraka MgO (80 %-tno taloženje)iz morske vode, pri temperaturi 1700 ºC uz vrijeme izotermnog zagrijavanja jedan sat, sa svrhom da se utvrde svojstva sinteriranih uzoraka kao što su gustoća, poroznost i sadržaj B2O3 u ovisnosti o načinu ispiranja taloga magnezijeva hidroksida i utjecaju dodanog TiO2.

Proučavan je proces dobivanja magnezijeva oksida iz morske vode, kako sedimentacije kao najsporije faze u tehnološkom postupku dobivanja, tako i uvjeta provedbe procesa sinteriranja s ciljem dobivanja kvalitetnog produkata. U svrhu određivanja optimalnih uvjeta pri dobivanju magnezijeva hidroksida iz morske vode, ispitivan je utjecaj praškastih flokulansa 818A i 827N nizozemske tvrtke Hercules na brzinu sedimentacije. Ispitivanja su provedena diskontinuiranom metodom pri različitim stupnjevima potpunosti taloženja (60, 70, 80, 90, 100 i 120 %) i uz različite količine flokulansa 818A i 827N. Rezultati ispitivanja ukazuju na znatno bržu sedimentaciju taloga magnezijeva hidroksida dobivenog taloženjem s manjom količinom taložnog sredstva od stehiometrijski potrebne. Navedeno se objašnjava modelom čestice Mg(OH)2. Na osnovu dobivenih rezultata pri 80 %-tnom taloženju uspoređena je efikasnost anionskog flokulansa 818A i neionskog praškastog flokulansa 827N. Izvedeni su matematički izrazi koji opisuju ovisnost stupnja potpunosti taloženja magnezijeva hidroksida o dodanoj količini flokulansa 818A pri optimalnim uvjetima sedimentacije. Primjenom Kynchove teorije utvrđen je utjecaj brzine sedimentacije na kapacitet taložnika. Uočeno je da stehiometrijskim (100 %-tnim) taloženjem količina dobivenog taloga iznosi 23.05 kg h-1, dok nestehiometrijskim (80 %-tnim) taloženjem iznosi 52.49 kg h-1, što ukazuje na značajno povećanje kapaciteta taložnika. Navedeno ukazuje da je brzina sedimentacije magnezijeva hidroksida vrlo bitna značajka u proračunu potrebne površine taložnika. Time rezultati istraživanja postaju osnova za izbor optimalnih procesnih uvjeta i određivanje projektnih veličina za dimenzioniranje taložnika. Ispitivan je zatim proces izotermnog sinteriranja magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode nestehiometrijskim taloženjem uz dodatak 80 % i 120 % od stehiometrijske količine dolomitnog vapna kao taložnog sredstva. Proces sinteriranja proveden je pri temperaturama 1550 oC, 1650 oC i 1750 oC ; uz vrijeme izotermnog sinteriranja 1, 3 i 5 sati, te uz dodatak 1 %, 2 % i 5 % TiO2. Ispitivani proces jest aktivirano sinteriranje te su postignuti rezultati veoma povoljni. Postignute gustoće iznose  95 % teorijske gustoće, te su dobivene ovisnosti prikazane odgovarajućim matematičkim modelom. Ispitivan je također utjecaj TiO2 na maseni udjel B2O3 u sinteriranim uzorcima magnezijeva oksida, te su izračunati fenomenološki koeficijenti međusobno ovisnih reakcija nastajanja Ca2B2O5 i CaTiO3. Razmotren je, naime, sustav jednadžbi koje obrađuje termodinamika otvorenih sustava, a na temelju Onsangerovih fenomenoloških postavka. Time su utvrđene relacije o međusobnom utjecaju simultanih nepovratljivih procesa tijekom izotermnog i aktiviranog sinteriranja magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode.

Cilj ovog rada bio je ispitati utjecaj dodatka TiO2 u količini 3 i 4 mas. % magnezijevom oksidu dobivenom iz morske vode 80 %-tnim načinom taloženja dolomitnim vapnom, na sadržaj borovog(III) oksida u sinteriranom magnezijevom oksidu. B2O3 je nepoželjena primjesa u magnezijevu oksidu dobivenom iz morske vode. Naime, svojstva magnezijeva oksida specijalne namjene, tj. visoke čvrstoće, značajno ovise o sadržaju bora u produktu. Kvalitetni sinterirani magnezijev oksid sadrži vrlo malu količinu B2O3. Kod pripreme uzoraka primijenjen je kombinirani načinom ispiranja taloga magnezijeva hidroksida (3+2), tj. ispiranje dekantacijom vršeno je tri puta zaluženom destiliranom vodom (pH = 12.50) i dva puta destiliranom vodom (pH = 5.55). Višekratno ispiranje na filtar papiru (5 puta) vršeno je istim sredstvom za ispiranje (svježa destilirana voda pH vrijednosti 5.55). Proces aktiviranog sinteriranja proveden je pri temperaturi 1700 oC u trajanju do postizanja maksimalne temperature, sa svrhom da se utvrdi sadržaj B2O3 u ovisnosti o načinu ispiranja taloga magnezijeva hidroksida i utjecaju dodanog TiO2. Rezultati ispitivanja ukazuju da dodatak od 3 i 4 mas. % TiO2 izrazito utječe na smanjenje udjela B2O3 u sinteriranom uzorku već tijekom postizanja maksimalne temperature sinteriranja, tj. za 77 % - 88 % je manji u odnosu na udjel B2O3 u uzorku MgO (80 %-tno taloženje) bez dodatka TiO2 (0.0626 mas. %). Ustanovljeno je također da uzorak MgO (80 %-tno taloženje) bez dodatka TiO2 zagrijan na temperaturu sinteriranja od 1700 oC još uvijek sadrži udjel B2O3 iznad granice maksimalnog onečišćenja prema N. Heasmanu, te je nužno i određeno vrijeme zadržavanje na postignutoj temperaturi (barem još 1 sat), kako bi se sadržaj B2O3 snizio ispod 0.05 mas. %. Budući da polazni uzorak, tj. kalcinirani magnezijev oksid sadrži povećani udjel CaO (1.92 mas. %), uočava se da je dodatak TiO2 u količini 3 mas. % dovoljan da veže prisutni CaO i time utječe na značajnije isparavanje B2O3 u procesu aktiviranog sinteriranja magnezijeva oksida iz morske vode.

Cilj ovoga rada bio je ispitati utjecaj dodatka TiO2 u količini od 0.5 mas. % magnezijevom oksidu dobivenom iz morske vode 80 %-tnim načinom taloženja dolomitnim vapnom, na sadržaj bora u konačnom produktu. Kod pripreme uzorka primijenjen je kombinirani način ispiranja taloga magnezijeva hidroksida (3+2), tj. ispiranje dekantacijom vršeno je tri puta zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12.50 i dva puta destiliranom vodom pH vrijednosti 6.7. Ispiranje na filtar-papiru vršeno je pet puta destiliranom vodom. Zatim je izvršeno aktivirano sinteriranje uzoraka MgO (80 %-tno taloženje) iz morske vode, pri temperaturi 1700 &ordm ; ; ; C uz vrijeme izotermnog zagrijavanja tri sata, sa svrhom da se utvrde svojstva sinteriranih uzoraka kao što su gustoća, poroznost i sadržaj B2O3 u ovisnosti o načinu ispiranja taloga magnezijeva hidroksida i utjecaju dodanog TiO2.

Cilj ovoga rada bio je ispitati utjecaj dodatka TiO2 u količini od 3 mas. % magnezijevom oksidu dobivenom iz morske vode 80 %-tnim načinom taloženja dolomitnim vapnom, na sadržaj borovog(III) oksida u sinteriranom magnezijevom oksidu. Kod pripreme uzorka primijenjen je kombinirani način ispiranja taloga magnezijeva hidroksida (3+2), tj. ispiranje dekantacijom vršeno je tri puta zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12.50 i dva puta destiliranom vodom pH vrijednosti 5.55. Ispiranje na filtar-papiru vršeno je pet puta destiliranom vodom. Zatim je izvršeno aktivirano sinteriranje uzoraka MgO (80 %-tno taloženje) iz morske vode, pri temperaturi 1700 &ordm ; C u trajanju do postizanja maksimalne temperature, sa svrhom da se utvrdi sadržaj B2O3 u ovisnosti o načinu ispiranja taloga magnezijeva hidroksida i utjecaju dodanog TiO2.

Magnezijev oksid dobiven je iz morske vode uz dodatak 80 % od stehiometrijske količine dolomitnog vapna. U pripremi uzorka primijenjen je kombinirani način ispiranja (3+2) pri ispiranju taloga magnezijeva hidroksida postupkom dekantacije. Kao sredstvo za ispiranje upotrebljena je zalužena destilirana voda pH = 12.50 i destilirana voda pH = 6.5 . Izvršeno je zatim izotermno i aktivirano sinteriranje dobivenog uzorka MgO (80 %-tno taloženje) bez dodatka TiO2 i uz dodatak 1 mas. % TiO2 sa svrhom da se utvrde svojstva sinteriranih uzoraka (gustoća, poroznost, udjel B2O3) u ovisnosti o primijenjenom načinu pripreme uzorka kao i o količini dodanog TiO2. Ustanovljeno je da svi sinterirani uzorci pri 1700 oC uz vrijeme izotermnog zagrijavanja 3 sata imaju veoma malu poroznost, a postignute gustoće su cca 99 % teorijske gustoće. Dodatak TiO2 u količini 1 mas. % ne utječe primjetno na udjel isparenog B2O3 u procesu aktiviranog sinteriranja, što se dovodi u vezu sa sadržajem CaO u ispitivanom uzorku.

Ispitivan je proces izotermnog sinteriranja magnezij-oksida dobivenog nestehiometrijskim (80 postotnim) i prestehiometrijskim (120 postotnim) načinom taloženja magnezij-hidroksida iz morske vode dolomitnim vapnom. Proces sinteriranja proveden je pri temperaturama 1600°C i 1700°C, uz vrijeme izotermnog sinteriranja 1, 3 i 5 sati, te uz dodatak 1, 2 i 5 masenih postotaka TiO2. Tlak presanja pri izradi ispresaka iznosio je 625 MPa. Ispitivani proces jest aktivirano sinteriranje, te su postignuti rezultati veoma povoljni. Postignute su gotovo teoretske gustoće proizvoda. Dodatak TiO2 također značajno utječe na smanjivanje sadržaja B2O3 u sinteriranim uzorcima magnezij-oksida, budući da veže dio CaO u CaTiO3, stoga veći dio B2O3 iz sustava tijekom sinteriranja isparava. Dakle, dvije reakcije uzrokuju smanjenje sadržaja B2O3 tijekom izotermnog sinteriranja. To su: 2 CaO + B2O3 = Ca2B2O5 CaO + TiO2 = CaTiO3 Zbog toga je od interesa razmotriti skupno obje reakcije, budući da konačni sadržaj B2O3 u sinteriranim uzorcima ovisi o sadržaju CaO i sadržaju TiO2. Uočava se također različito ponašanje magnezij-oksida dobivenog 80 postotnim i 120 postotnim načinom taloženja magnezij-hidroksida u morskoj vodi, u odnosu na sadržaj B2O3. Kod 80 postotnog taloženja utjecaj TiO2 je veći nego kod 120 postotnog taloženja. Uzrok toj pojavi je različit sadržaj CaO u navedenim uzorcima. Kod MgO(80 postotno taloženje) već manja količina TiO2 (1 maseni postotak) veže gotovo čitav prisutan CaO, dok kod MgO(120 postotno taloženje) treba cca 2 masena postotka TiO2 da veže prisutan CaO, te stoga tek veći dodatak TiO2 (cca 5 masenih postotaka) je potrebno da veže B2O3 u Ca2B2O5 i time djeluje na količinu isparenog B2O3. U svrhu ispitivanja navedenog utjecaja TiO2 na smanjivanje sadržaja B2O3 u sinteriranim uzorcima izvršena je obrada eksperimentalnih rezultata ovisnosti postotka isparenog bora i postotka izreagiranog CaO s TiO2 o temperaturi i vremenu izotermnog sinteriranja za uzorke magnezij-oksida dobivenog iz morske vode 80 postotnim i 120 postotnim taloženjem, uz dodatak 1, 2 i 5 masenih postotaka TiO2, prema izrazima koji se koriste u termodinamici otvorenih sustava. Razmatran je stoga sustav jednadžbi koje obrađuje termodinamika otvorenih sustava, te su izračunati koeficijenti L11, L12 i L22 koji opisuju uzajamni utjecaj dvaju ispitivanih simultanih nepovratnih procesa, na temelju Onsangerovih fenomenoloških postavki. Ustanovljeno je da su vrijednosti izračunatih koeficijenata L11, L12 i L22 ovisne o količini dodanog TiO2. Ta ovisnost je sljedeća: Za MgO(80 postotno taloženje) L11 = - 0.0848 x2 + 0.3083 x + 4.3330 L12 = - 0.0795 x2 + 0.2297 x + 4.6150 L22 = - 0.0716 x2 + 0.1656 x + 4.8037 Za MgO(120 postotno taloženje) L11 = + 0.0613 x2 - 0.3954 x + 5.3047 L12 = - 0.4447 x2 + 3.3293 x - 0.5717 L22 = - 0.4685 x2 + 3.5831 x - 2.2850 gdje je x = postotak TiO2 Iz navedenih jednadžbi ovisnosti "L" o "x" mogu se izračunati koeficijenti L11, L12 i L22 i za druge postotke "x" u ispitivanom području. Termodinamičkom obradom procesa sinteriranja magnezij-oksida uz različitu količinu dodatka TiO2 omogućeno je da se predvidi računskim putem, bez dodatnog eksperimenta, sadržaj B2O3 u sinteriranim uzorcima u ovisnosti o uvjetima temperature i vremena izotermnog sinteriranja, kao i o karakteristikama polaznog magnezij-oksida.

Ispitivani proces jest aktivirano sinteriranje, te su postignuti rezultati veoma povoljni; ovisni su o vremenu izotermnog sinteriranja i o temperaturi. Postignute su gotovo teoretske gustoće proizvoda. Izrađeni ispresci magnezij-oksida sinterirani su kod 1300oC, 1500oC i 1700oC, uz vrijeme izotermnog sinteriranja 1 i 3 sata. Udio bora u ispitivanim uzorcima određen je potenciometrijskom metodom. Dodatak TiO2 smanjuje udjel B2O3 u procesu sinteriranja budući da veže dio CaO u CaTiO3. Dakle, dvije reakcije reguliraju udjel B2O3 u procesu sinteriranja. To su: 2CaO+B2O3=Ca2B2O5 i CaO+TiO2=CaTiO3. Zato je zanimljivo razmotriti skupno obje reakcije budući da konačan udjel B2O3 u sinteriranim uzorcima ovisi o udjelu CaO i TiO2. Razmotrili smo stoga sustav jednadžbi koje obrađuje termodinamika otvorenih sustava i izračunali koeficijente, a koji daju uvid o uzajamnom utjecaju dviju reakcija tj. dva simultana nepovratna procesa na temelju Osangerovih fenomenoloških postavki. Tako je moguće izračunati, za ispitivano područje, količinu odlazećeg bora u procesu sinteriranja, odnosno količinu bora (B2O3) koji ostaje u sinteriranom uzorku. Analogna razmatranja mogu se provesti i za proces sinteriranja cementnog klinkera.

B2O3 je vrlo bitan sastojak sinteriranog magnezij-oksida, odnosno kvalitetni sinterirani magnezij-oksid ima vrlo mali udjel B2O3. U ovom radu ispitivan je utjecaj dodatka u količioni 1, 2 i 5 masenih postotaka TiO2 na maseni udjel B2O3 u produktu. Upotrijebljeni magnezij-oksid dobiven je iz morske vode nestehiometrijskim taloženjem Mg(OH)2 uz upotrebu 80 posto od stehiometrijske količine dolomitnog vapna i prestehiometrijskim taloženjem Mg(OH)2 uz upotrebu 120 posto od stehiometrijske količine dolomitnog vapna. Iz eksperimentalnih podataka je uočljivo da dodatak TiO2, uz temperaturu i vrijeme izotermnog zagrijavanja ima bitan utjecaj na odlaženje bora iz uzorka u atmosferu ,tj. TiO2 utječe na smanjivanje udjela B2O3 u procesu izotermnog sinteriranja magnezij-oksida. Dodatak TiO2 smanjuje udjel B2O3 u procesu sinteriranja budući da veže dio CaO u kalcij-titanat (CaTiO3). Dakle, dvije reakcije reguliraju udjel B2O3 u procesu sinteriranja. To su: 2CaO+B2O3=Ca2B2O5 i CaO+TiO2=CaTiO3. Zato je zanimljivo razmotriti skupno obje reakcije budući da konačan udjel B2O3 u sinteriranim uzorcima ovisi o udjelu CaO i TiO2. Razmotrili smo stoga sustav jednadžbi koje obrađuje termodinamika otvorenih sustava i izračunali koeficijente, a koji daju uvid o uzajamnom utjecaju dviju reakcija tj. dva simultana nepovratna procesa na temelju Osangerovih fenomenoloških postavki.