Al-Khwarizmi Engineering!!! Journal Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 7, No. 1, PP 95 – 105 (2011) بعض الخواص علىعراقي البوكسایت ال إلى ومینااالوكاؤولین دویخلة طین إضافةدراسة تأثیر والحراریة الفیزیاویة والمیكانیكیة عالء الدین آالء الجامعة التكنولوجیة/ كلیة الھندسة /م ھندسة الموادقس aDr.alaa@yahoo.com : االلكتروني البرید ) (Receive 31 March 2010; accepted 13 January 2011 الخالصة ة یھدف البحث الى تصنیع واد اولی ن م یرامیكیة م ینیات نماذج س ایت الحس ل بوكس ة مث روق ( عراقی ام ومح أثیر ) خ ة ت افات و دراس ض االض ل بع مث ة مع استخدام ، علیھ اطیان كاؤولین دویخلة البیضاء، الومینا اده رابط ودیوم كم ة . سیلكات الص م تھیئ س ت روق خم ام والمح ایت الخ ملت البوكس ات، ش خلط ھ وكم وزنا (% 2.5,5,7.5,10)اوكسید االلمنیوم وبنسب و ,الصودیوم سیلكاتمل من (40)كاؤولین مع اضافة اطیان الو ي .اد رابط درج الحجم اس الت م قی ت دارھا .للخلطات المحضرة بطریقة الغربلة اغطھ مق وة ض ن Ton (10)وجرى تشكیل جمیع العینات بطریقة الكبس شبھ الجاف وتحت ق ة م بة رطوب -٥(وبنس رارة ° (1200)ت وحرقت بدرجات حرارة جففت جمیع العینا.من وزن الخلطھ)% ١٠ ة الح ة ° (5)م وفق برنامج حرق اذ رفعت درج ل دقیق م م لك ر ث ةفت ن مد اظھرت نتائج الفحوصات للعینات ان.الفحوصات منھا الفیزیائیة والمیكانیكیة والحراریة بعض واجریت لھا نضاجالا ة ى م واد االولی ة للم ام الناعم االحج ولي الحرارة الع ةمع درج تقلص الط ل ال ة ومعام ة الكلی یم الكثاف زداد ق نة وت ام الخش ع االحج ة م ت مقارن ن الموالی بة م ى نس ھ اعل ا ل ورا حراری ي ط ة تعط الی وة .والصالدة وتقل قیم المسامیة الظاھریة ونسبة امتصاص الماء لجمیع العینات المحضرة ك كما اظھرت النتائج ان وجود االلومینا مع البوكسایت یكسبھ ق وذل راري یل الح ا التوص ة وخصوص ة عالی ة وحراری وة میكانیكی از بق و یمت ت وھ ور الموالی ادة ط بب زی ل ال.بس ائج ان افض رت النت ا اظھ واصكم ة خ الحراری )%. ١٠(والمیكانیكیة كانت تتمثل بالخلطھ التي شملت نسبة اوكسید االلمنیوم فیھا بنسبة .توصیلة حراریة بوكسایت، موالیت، ،االلومینا ،كاوؤلین :المفتاحیة لكلماتا لمقدمةا.١ یعرف البوكسایت بانھ خلیط من مواد خام معدنیة و یتكون من SiO2بشكل اساسي واكاسید اخرى مثل السلیكا Al2O3االلومینا Fe2O3و الحدیدوزCaOوالكالسیوم K2Oو اوكسید البوتاسیوم Na2Oواوكسید الصودیومMgO واوكسید المغنیسیوم اكتشف البوكسایت اول مرة TiO2 [1] .واوكسید التیتانیوم و في العراق تم اكتشافھ في شمال وادي الحسینیات ١٨٤٤عام من (%63.02) حیث اكتشفت رواسبھ و ھو یحتوي على (%63.5) الصینيو (%60.6) باألمریكيااللومینا مقارنة ا في صناعیمحلیة یمكن استخدامھا أولیةلذا فھو یعد مادة .[5] .كثیر من التطبیقات الحراریة و غیرھا الطائي الذي قام عند مراجعة الدراسات السابقة نجد الباحث من البوكسایت العراقي وإنتاجھابدراسة خصائص الحراریات كاؤولین دویخلھ ومسحوق االلومینا بإضافة الخلطاتوتم تھیئة ). والسالم(الرابطة المادةمع مراعاة الحجم الحبیبي وكذلك ظھرت دراسات عدیدة حول معدن الموالیت تركزت على جوانب , والحراریةعدیدة لما لھ من أھمیة في الصناعات السیرامیكیة فأول من اكتشف تركیب الموالیت ذي الصیغة الكیمیـــائیة 3Al2O3.2SiO2 ھمــاGreigg & Bowen)([4,5]درس و Cameron تم تحدید التركیب التركیب الكیمیائي للموالیت اذ من خالل عدة عوامل منھا الكیمیائي للموالیت الناتج من التلبد الحجم الحبیبي , التركیب الكلي للمواد األولیة, درجة حرارة الحرق في المواد Al2O3نسبة لاللومینا فاعلى.ونسبة خلط المواد األولیة يمع درجات حرارة عالیة یؤدي إلى تكوین موالیت ذ األولیة یھدف البحث إلى إمكانیة [6].توى عالي لاللومینا مح و الكاؤولین في القطراطیان خام البوكسایت وتحضیرنماذج من دراسة تأثیراضافة مواد اخرى الیھا على بعض الخواص الغراض الفیزیاویة و المیكانیكیة و الحراریة لھا والتي تستخدم یة وغیرھا الحراریات بصورة عامة و تصنیع البوادق السیرامیك .من التطبیقات الجزء العملي.٢ طین كاؤولین دویخلة و البوكسایت المحروق(تم استخدام وتكون بشكل ) و البوكسایت الخام )لمدة ساعة c˚1000بدرجة( مسحوق و اضافة اربعة نسب وزنیة من االلومیناالى ھذه الخلطة وكما ھو موضح بالجدول رقم (%wt 10, 7.5, 5 ,2.5) بلغت بوزن حوالي) 0.0001(بعد وزنھا بمیزان حساس بدقة) 1( (20gm) فحص إجراء ،)1( للنموذج الواحد كما موضح بالشكل Sievingبواسطة طریقة التحلیل المنخلي ألحجميالتدرج analysis 2(الجدول رقمو) 2(و كما ھو موضح بالشكل( .للخلیط ألحجميیوضح نتائج التحلیل 105 ، صفحة1، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد االء عالء الدین - 95 )(2011 96 -١- جدول وز والمكونات االولیة المستخدمة لتحضیر العینات السیرامیكیةالرم %wtاالضافة %wtالمواد االولیة اللدنة %wtالمواداالولیة غیر اللدنة رمزالخلطة )االلومینا( )كاؤولین دویخلة()بوكسایت غیر محروق( )بوكسایت محروق( X14540 15 --- X240 4017.5 2.5 X33540 20 5 X430 40 22.5 7.5 X5254025 10 -٢- جدول . للموالیت و الكرستوبالیت المسافة البینیة dحسابنتائج Sample No. X1X2X3X4X5 MCRMCRMCRMCRMCR dddddddddd 5.3384.0575.3454.0745.3713.1835.3974.0735.3944.042 3.3972.8843.3933.1893.7742.846 3.3943.1963.3933.191 3.1882.4322.3882.3893.3992.8992.8992.8812.885 2.8822.6932.4272.845 2.6972.4452.691 2.6932.5452.6862.5472.542 2.5422.3782.5372.3512.429 2.3442.3432.4312.3022.381 2.2892.2972.3572.2022.346 2.2042.2012.2862.1232.292 2.1212.1182.2022.0882.209 2.0882.0892.1212.0262.081 2.0312.0292.0801.8812.025 1.8851.8852.0331.8381.887 1.8361.8371.9211.842 1.881 1.832 M:Mullite, Cr:Cristobalite 105 ، صفحة1، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد االء عالء الدین - 95 )(2011 97 .المیزان الحساس - ١ -شكل .المیكانیكي) التحلیل المنخلي(جھاز - ٢ -شكل اجري التحلیل الكیمیاوي للخلطات بطریقة االمتصاص الذري و كما ھو موضح )في دائرة المسح الجیولوجي و التعدین( بعد ذلك تم كبس النماذج بطریقة الكبس ، )3(المكونات بالجدول من الماء % (6)مع زیادة (Semi-Dry Pressingشبھ الجاف بقالب من )3(باستخدام مكبس ھیدرولیكي كما موضح بالشكل و 103)وبضغط (20mm) وسمك(mm 25)الفوالذ بقطر kg/cm2) وثم التجفیف بدرجة(100˚c) الشكل , التجفیف بفرن و الذي تم , یوضح شكل النماذج المكبوسة بعد الحرق )4( . ساعاتSoaking time 10 انضاجو زمن (c˚1200)بدرجة اما الفحوصات التي اجریت للعینات فھي فحص حیود االشعة Philipsباستخدام جھاز نوعالجل تحدید التركیب و XRDالسینیة PW(1050) موجي وبھدف من النحاس و بطول( λ = 1.54056 Å و بتطبیق معادلة براغ ( n = 2d(hkl) sin ...(1) المسافة , d: الطول الموجي λ :,مرتبة الحیود n::حیث ان یمكن حساب زاویة الحیودθ : البینیة للمستویات الذریة للنموذج .ASTMریةو وحسب جداولالمسافة الفاصلة بین المستویات الذ تم حساب التقلص الطولي بعد الحرق وحسب و بتطبیق المعادلة (ASTM C326-76)[7]المواصفة :[4]التالیة طول العینة - طول العینة قبل الحرق التقلص الطولي بعد الحرق 100%*طول العینة قبل الحرق/ بعد الحرق …(2) -٣- جدول د المستعملةالتحلیل الحجمي للموا فتحة (µm)المنخل (%wt)الكمیة المتبقیة لكل منخل الخلطات X1 X2X3X4X5 6003.751.240.980.770.44 3555.042.112.011.961.05 21210.26.55.054.232.18 15019.2523.224.225.1224.27 10638.3534.0132.3330.0127.25 7523.1531.5131.6632.2734.48 530.241.33.725.419.13 .المكبس الھایدرولیكي - ٣ -شكل .صورة لبعض النماذج المحضرة - ٤ -شكل ، Apparent Porosityتم حساب المسامیة الظاھریة Bulk، الكثافة الكلیة Water Absorptionامتصاص الماء Densityلعینات المحضرة حسب المواصفة االمریكیة ، ل (ASTM C 373 – - :[7]وكما یلي (72 Exterior Volume (V) = [S – I ] ...(3) Apparent Porosity (P) = [(S – D)/ V] * 100 ...(4) 105 ، صفحة1، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد االء عالء الدین - 95 )(2011 98 Water Absorption (A) = [(S – D)/ D] * 100 ...(5) Bulk Density= [D/ V] ...(6) وزن العینة وھي مشبعة بالماء ومعلقة : S -:حیث ان وزن : Dوزن العینة وھي معلقة ومغمورة بالماء و :I,بالھواء المیكانیكیة فلقد تم قیاس اما بالنسبة الى الخواص.العینة وھي جافة Vickersالصالدة للعینات باستخدام طریقة مثلم فیكرز Indentationالموصلیة الحراریة قیاستم ).(5شكلThermal Conductivity باستعمال طریقة قرص ليLee's Disc Method(ASTM C438 – و باستخدام ) (6الشكل (71 -:[8]المعادلة التالیة                BTsdrA TsdAdrA Te sd ATBTK 2 1 4 12 …(7) .صورة جھاز قیاس الصالدة - ٥ -شكل .صورة جھاز قیاس التوصیل الحراري - ٦ -شكل -:من المعادلة االتیة (e)تحسب IV = πr2e (TB+ TA)+2 πre [dATA+ ds1/2 (TA + TB)+ dBTB+ dCTC] ….(8) كمیة الحرارة :I = 0.5 A, V= 6 V(,e(القدرة:I V:حیث ان لوحدة المساحة لمادة القرص لكل ثانیة ) الطاقة الحراریة( )W/m2.°C(,:13 mm =dC = dB = dA وتمثل سمك 0.0206m =r, (m)سمك العینة المراد فحصھا بـ:ds,االقراص معامل التوصیل :Kاما (A, B, C)نصف قطر االقراص .)W/ m.°C(الحراري المنتقاة للفحص وذلك بتعریضھا الموالیتتم تحدید نسبة اذ HClوحامض الھیدروكلوریك HFلحامض الھیدروفلوریك یعمل حامض الھیدروفلوریك على تحلل المعادن السلیكاتیة Silicates Minerals التي التتاثر ببقیة الحوامض، وبتفاعلھا لقابل للتبخر، اما مع الحامض تكون مركب فلورید السیلكون ا فیعمل على ازالة بقیة المواد HClحامض الھیدروكلوریك الموجودة بالعینة بعد الحرق، وتبقى بلورات الموالیت واوكسید لذلك تم ] 9[االلمنیوم غیر المتفاعل بدون تأثر لفعل الحوامض مع البوراكس NaCO3اضافة كاربونات الصودیوم Na2B4O7.10H2O .نا الحرة وتبقى بلورات الذابة االلومی Temuujin[10]الموالیت بدون تاثر وھذا یتوافق مع ما ذكره .من ان الموالیت خامل كیمیائیا وبھذه الطریقة تم ایجاد نسبتھ النتائج و المناقشة.٣ بینت نتائج فحص االشعة السینیة للعینات بانھا تتكون بشكل كرستوبالیت و مع وجود ال Mulliteرئیسي من معدن الموالیت Cristobalite و حسب البطاقة رقمASTM card No.06- 0258,No.11-0695 و الذي یضم ) 7(وكما ھو موضح بالشكل المسافة البینیة dحسابنتائج یبین ) ٢(اما الجدول.جمیع الخلطات ان سبب ظھور معدن الموالیت في ,للموالیت و الكرستوبالیت لمحضرة على البوكسایت الخام جمیع العینات ھو احتواء العینات ا المحروق و الذي یحتوي بتركیبھ على الموالیت و الكرستوبالیت و احیانا الكورندم و الذي یكون غیر فعال الن ذراتھ مرتبطة بقوة بحیث تحتاج الى طاقة عالیة لرفع تلك الذرات من موقعھا و ان التشابھ في تبلور االطوار [9,11]حصول التفاعل بشكل كامل المعدنیة المتكونة عند الحرق یعود الى كون المواد االولیة متشابھ اصال و االختالف ھو في نسب الخلط و بالتالي اختالف نسب كذلك یمكن مالحظة ان شدة تكون .الموالیت و الكرستوبالیت الموالیت و معدلھ و الذي یضھر بشكل قمم في مخطط الحیود حبیبي للمواد االولیة و نوع یتاثر بعوامل عدیدة منھا الحجم ال اذ Al2O3/SiO2االطوار المتفاعلة و درجة حرارة الحرق و نسبة وLiتزداد مع نقصان الحجم الحبیبي و ھذا یتفق مع ما توصل الیھ Thomson [12]. یبین نتائج التحلیل الحجمي للخلطات و یبین زیادة ) ٣(دولالج ن تواجد االحجام ا,في نسبة االحجام الناعمة مقارنة مع الخشنة الناعمة للمواد االولیة المستعملة تعطي نماذج ذات خواص جیدة وبالتالي مقارنة بالخشنة اذ تكون قوة ارتباط الحبیبات افضل .]13[الحصول على نسیج متراص قلیل المسامات 105 ، صفحة1، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد االء عالء الدین - 95 )(2011 99 X1 X2 X3 X4 X5 ).M:Mullite, Cr:Cristobalite.(مخطط حیود االشعة السینیة - ٧ -شكل 105 ، صفحة1، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد االء عالء الدین - 95 )(2011 100 كیمیاوي للمواد االولیة یبین نتائج التحلیل ال) ٤(الجدول اظھرت النتائج ان اطیان الكاؤولین و البوكسایت الخام ,المستعملة و المحروق تتكون بصورة رئیسیة من السلیكا و االلومینا اذ بلغت و البوكسایت (%18.02,64.98)نسبتیھما في البوكسایت الخام وفي اطیان الكاؤولین (%25.05,70.01) المحروق االلومینا المرتفعة على التوالي و تكون نسبة (50.75,33.33%) بسبب وجود المحتوى العالي من البوھمایت و الجبسایت اما السلیكا فتعزى الى وجود معدن الكاؤولین اساسا [13,14] بلغت نسبة الفقدان بالحرق في كاؤولین دویخلة االبیض.بالعینة یت و في البوكسا) %14.75( و في البوكسایت الخام)10.97%( و السبب في قیمة الفقدان الوزني المنخفضة ) %0.18(المحروق كذلك نجد بعض االكاسید ,لالخیر ھو عدم وجود الماء في تركیبھ .القلویة بنسب قلیلة واوكسید التیتانیوم -٤- جدول .نتائج التحلیل الكیمیاوي للمواد االولیة المستعملة بوكسایت المركب %محروق بوكسایت غیر %قمحرو %كاؤولین SiO2 25.0518.0250.75 Al2O3 70.0164.9833.33 TiO21.360.771.45 Fe2O 1.521.221.24 Na2O 0.4--0.44 CaO 0.780.160.32 K2O 0.05--0.47 MgO 0.22--0.23 L.OI 0.1814.7510.97 -٥- جدول .میائیة نتائج فحص تحدید نسبة الموالیت بالطریقة الكی Mullite Content %Sample No. 70X1 72X2 74X3 77X4 80X5 یبین نتائج فحص تحدید الموالیت بالطریقة ) 5(الجدول الكیمیائیة یالحظ من خالل النتائج اختالف نسبة الموالیت للعینات المحروقة بدرجة الحرارة نفسھا الختالف بنسب المكونات االحجام الحبیبیة لھا وایظا المسامیة وبالتالي المخلوطة واختالف ].١٤،١٦,١٥[الخواص كافة وباالخص التوصیل الحراري بینت نتائج فحص التقلص الطولي للعینات المحروقة بدرجات ان نسبة التقلص ) ٦(والموضحة بالجدول م°(1200)حرارة في تركیبھا تراوحت بین Al2O3الطولي للعینات التي تحمل فقد كانت نسبة X1اما العینة بدون االضافة %) 0.02-0.06( یالحظ من خالل ھذه النتائج ان % (0.11)التقلص الطولي لھا نسبة التقلص الطولي بصورة عامھ تختلف باختالف نسبة تزداد نسبة التقلص الطولي مع زیادة . المكونات االولیة للعینات وظھور الطور Sinteringدرجات الحرارة بسبب عملیة التلبید السائل الذي یسھل من عملیة التقارب بین الحبیبات ویساعد على مع بعضھا ) بلورات الموالیت(تداخل وتشابك البلورات المتكونة وفیما یخص تاثیر الحجم . البعض مما یؤدي الى زیادة التقلص الحبیبي على التقلص فیالحظ زیادة التقلص الطولي بنقصان الحجم ینات المحروقة بدرجات الحرارة نفسھا وتكون الزیادة الحبیبي للع بالحرارة من " شبھ منتظمة الن الحجوم الناعمة تكون اكثر تًاثرا الحجوم الخشنة بسبب زیادة مساحتھا السطحیة مما یؤدي الى تًاثرھا بالحرارة بصورة اكبر وبذلك تزداد سرعة التفاعالت ات الناعمة التلبید الكیمیائیة اذ تكون نسبة استجابة الحبیب Sintering اكبر من استجابة الحبیبات الخشنة الن انصھار الناعمة اسھل من الحبیبات الخشنة مما یؤدي الى زیادة الحبیبات الطور السائل الذي یسسب تقارب الحبیبات بصورة افضل والى كما یالحظ تقارب بقیم التقلص لجمیع العینات ,زیادة التقلص مما یدل على تشابھ في م°(1200) حرارة المحروقة بدرجة ].17[سلوك التفاعالت عند ھذه الدرجة الحراریة -٦- جدول . (ASTM C326-76)نتائج فحص التقلص الطولي Linear %ShrinkageSample No. 0.11X1 0.06X2 0.04X3 0.03X4 0.02X5 -٧- جدول – ASTMC 373)ماءامتصاص النسبةنتائج فحص المسامیة و 72). Water absorption% Porosity %Sample No. 18.24535.083X1 17.24833.926X2 15.19830.240X3 14.68528.118X4 12.20625.177X5 من خالل نتائج فحص المسامیة الظاھریة وامتصاص الماء لمسامیة تبین ان نسبة ا) ٧(والموضحة بالجدول المحروقةللعینات في Al2O3الظاھریة وامتصاص الماء للعینات التي تحتوي على -25.177(و)% 17.248-33.926(تركیبھا تراوحت بین فكانت X1اما العینة التي بدون اضافة . على التوالي)% 12.206 نسبة المسامیة الظاھریة وامتصاص الماء لھا تراوحت بین )35.083, 18.245.%( الظاھریة وامتصاص الماء للعینات تختلف نسبة المسامیة المسامیة الظاھریة وامتصاص اذ تقل الحبیباتباختالف حجم ن الحبیبات الناعمة اكثر تًاثرا الماء مع نقصان الحجم الحبیبي أل 105 ، صفحة1، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد االء عالء الدین - 95 )(2011 101 بالحرارة من الحبیبات الخشنة اذ تكون اكثر استجابة لعملیة ا یؤدي الى زیادة كمیة الطور الصھر من الحبیبات الخشنة مم . السائل وسد المسامات اكثر مما في العینات ذات الحبیبات الخشنة كما یالحظ من خالل النتائج ان نسبة المسامیة الظاھریة وامتصاص الماء للعینات المحروقة بدرجة الحرارة نفسھا تختلف باختالف نسبة المكونات االولیة للعینات اذ تقل نسبة المسامیة الظاھریة وامتصاص الماء لجمیع العینات مع انخفاض محتوى البوكسایت المحروق عند استخدامھ بسبب نقصان نسبة فقدان الماء L. O. I ولكن تزداد نسبة . الموجود في التركیب البلوري للعینات المسامیة الظاھریة وامتصاص الماء للعینات عند استخدام رة بسبب زیادة عملیة فقدان البوكسایت غیرالمحروق بنسبة كبی لتلك العینات عند الحرق، اال ان نسبة فقدان الماء L.O.Iالماء ھي اوطأ مما ) البوكسایت المحروق(للمواد االولیة غیر اللدنة ) ٤(للمواد االولیة اللدنة كما موضح في التحلیل الكیمیائي جدول لطات العینات لذا فان زیادة نسبة المواد االولیة غیر اللدنة ضمن خ تعني بالنتیجة نقصان عملیة فقدان الماء التي تعمل على نقصان وھذا یتوافق مع ما ذكره . نسبة المسامیة الظاھریة للعینات ان زیادة نسبة فقدان الماء تعمل على زیادة نسبة [14]النعیمي اذ تقل نسبة المسامیة . المسامیة الظاھریة وامتصاص الماء ینات المجموعة التي تحتوي في تركیبھا وامتصاص الماء في ع Solidان عملیات التلبد الصلب ].Al2O3]13ومكوناتھا Sintering في درجات الحرارة العالیة الذي یزید من تقارب الحبیبات مع بعضھا وسد المسامات وبالتالي یؤدي الى حدوث نقصان في نسبة المسامیة الظاھریة وامتصاص الماء وھذا یتوافق ان ھنالك عالقة طردیة بین نسبة امتصاص Warrirذكره مع ما ].4، 18[الماء والمسامیة الظاھریة -٨- جدول – ASTMC 373)نتائج فحص الكثافة الكلیة 72)] . Bulk density(gm/cm3)Sample No. 1.232X1 1.238X2 1.249X3 1.250X4 1.277X5 للعینات والموضحة اظھرت نتائج فحص الكثافة الكلیة 1.277) من ان قیم الكثافة الكلیة للعینات تراوحت) ٨(بالجدول – 1.238)gm/ cm3 . اما العینةX1 التي بدون اضافة فقد كانت تبین من خالل ھذه النتائج ان ).gm/ cm3 )1.232الكثافة الكلیة قیم الكثافة الكلیة لجمیع العینات تزداد حیث تتم التفاعالت یائیة لتكوین اطوار بلوریة وباالخص بلورات الموالیت الذي الكیم ، وكذلك تداخل ھذه البلورات مع )3.03(یمتاز بوزنھ النوعي Liquid Sinteringبعضھا نتیجة تلبد سائل بلورات الموالیت Mullite في ھذه الدرجة الحراریة العالیة مما تؤدي الى تقلیل ].9,19,20[د قیم الكثافة مسامیة المنتوج الحراري وبذلك تزدا للعینات المحروقة تزداد الكلیةكما یالحظ من النتائج ان قیم الكثافة مع زیادة النسبة المئویة الوزنیة لمحتوى العینات من البوكسایت المحروق عند زیادة نسبتھ وسبب زیادة قیم الكثافة الكلیة للعینات لخلطات وزیادة ھو قلة المسامات بسبب قلة نسبة فقدان الماء ل رص الحبیبات والى زیادة نسبة الموالیت في العینات المحضرة و توضح العالقة بین الكثافة و المسامیة مع ) ٩(و )٨(االشكال اما سبب انخفاض قیم الكثافة الكلیة .نسبة الموالیت على التوالي فھو محتواھا الواطئ من االلومینا المضافھ وھي X2,X3للعینات )2.5 ,5 wt% ( على التوالي، اما العینةX1 فكانت بدون اضافة Worralو Grimshawوھذا یتوافق مع ما ذكره كل من بان اضافة االلومینا تزید من قیم الكثافة الكلیة للجسم Chenو ان قیم ].9,21,22[التي بدون اضافة بالعیناتالسیرامیكي مقارنة كلما قل الحجم الحبیبي الكثافة الكلیة تتغیر بتغیر الحجم الحبیبي اذ ازدادت قیم الكثافة الكلیة الن النعومة تعمل على زیادة درجة رص الحبیبات وتجانسھا عند التشكیل النھ یؤثر في التوافق ].9[الحاصل بین حبیبات بنیة العینات 1.225 1.23 1.235 1.24 1.245 1.25 1.255 1.26 1.265 1.27 1.275 1.28 68 70 72 74 76 78 80 82 Mullite content% B u lk d e n s it y (g m /c m 3 ) .تغیر الكثافة الكلیة مع نسبة الموالیت - ٨ -شكل 0 5 10 15 20 25 30 35 40 68 70 72 74 76 78 80 82 M ullite conte nt% P o ro s it y % .بة الموالیتتغیر المسامیة مع نس - ٩ -شكل -٩- جدول .نتائج فحص الصالدة بطریقة فیكرز للصالدة Vickers (Kg/ mm2)Sample No. 20.1X1 24.5X2 30.74X3 37.8X4 55.8X5 رز ثلم فیك اس م ب مقی الدة حس ص الص ائج فح رت نت اظھ ب ). ٩(للصالدة للعینات والموضحة بالجدول الدة حس ان قیم الص رز ثلم فیك افة م ا اض ي تركیبھ وي ف ي تحت ة الت ات المجموع لعین 105 ، صفحة1، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد االء عالء الدین - 95 )(2011 102 ا ین Al2O3االلومین ت ب – 55.8)تراوح 24.5) kg/ mm ا , 2 ام الدة ,kg/ mm2 (20.1)فكانت X1العینة ادة بالص ك زی حیث ھنال ائل ور الس ود الط د بوج ویعود سبب ذلك الى ان حدوث عملیة التلب ط ا ى رب ل عل ي تعم ة الت رارة العالی ات الح ي درج ع ف ات م لحبیب ات ین الحبیب امات ب ق المس ى غل ى . بعضھا وتؤدي ال ؤدي ال ا ی مم ره ا ذك ع م وة Grimshawزیادة قیم الصالدة وھذا یتوافق م ان ق ین ].9[الجسم تتاثر بنمو البلورات والتركیب الكیمیائي والمعدني تب تالف ى اخ النتائج تباینا في قیم الصالدة بین العینات ویعزى ذلك ال بة ا ع نس الدة م یم الص زداد ق رة اذ ت ات المحض ي العین ت ف لموالی رة ات المحض ي العین ت ف وى الموالی ادة محت كل ,زی ) ١٠(و الش كل ت والش بة الموالی ع نس الدة م ة الص ین عالق ة )١١(یب عالق امیة الدة بالمس بب .الص ات بس الدة للعین یم الص زداد ق ذلك ت وك ك ال الیھااوكسید االلمنیوم المضاف امیة ویعزى ذل ان المس ى نقص الي ادات وبالت الظاھریة لھا ، اذ تعمل ھذه الفراغات كمركز لالجھ م ة الجس ل مقاوم تقل مساحة المقطع التي یسلط علیھا الثقل لذلك تق الدة ].23[لتلك االجھادات مع زیادة المسامیة یم الص كذلك تختلف ق م ان الحج ع نقص الدة م یم الص زداد ق ات اذ ت م الحبیب باختالف حج ر ة اكث ات الناعم ى ان الحبیب ك ال ي ذل بب ف ود الس ي ویع الحبیب ات استجابة لعملیة الصھر من ادة الحبیب ى زی ؤدي ال ا ی نة مم الخش ة ات الناعم ذلك الحبیب ات وك الدة العین ادة ص تماسك الحبیبات وزی دث ي تح نة الت ات الخش ع الحبیب ة م ة مقارن ورا قلیل دث كس تح ذا یتوا " كسورا رة وھ رة وكبی ره كثی ا ذك ع م ق م ان Warshawف ات م الحبیب ادة حج ع زی یرامیكیة م ات الس ي العین زداد ف ور ت الكس ].24[وتزداد صالدة العینات بنقصان الحجم الحبیبي 0 10 20 30 40 50 60 68 70 72 74 76 78 80 82 Mullite Conte nt % V ic k e rs (K g /m m 2 ) .تغیر صالدة فكرز مع نسبة الموالیت -١٠ -شكل 0 10 20 30 40 50 60 20 25 30 35 40 Poros ity% H a rd n e s s o f V ic k e rs (K g /m m 2 ) .تغیر صالدة فكرز مع نسبة المسامیة -١١ -شكل لحراري حسب طریقة لي اظھرت نتائج فحص التوصیل ا Lee's Method ان قیم )١٠(للعینات و الموضحة بالجدول في تركیبھا Al2O3التوصیل الحراري للعینات التي تحمل –0.3232)تراوحت بین 0.2663)W/ m.°C اما العینة التي فقد تراوحت قیمة التوصیل الحراري في درجات X1بدون اضافة وجود تباینا في قیم . W/ m.°C(0.2215)بـ م°(1200)الحرق التوصیل الحراري بین العینات السیرامیكیة المحروقة بدرجة الحرارة نفسھا ویعزى ذلك الى اختالف نسبة المسامات في وجود عالقة عكسیة بین نسبة ) 12(العینات، اذ یالحظ في الشكل المسامیة والتوصیل الحراري لكون الھواء الموجود في المسامات ] 8، 9[للحرارة في درجات الحرارة الواطئة عازلھاده یعمل كم مما یؤدي الى نقصان التوصیل الحراري مع زیادة نسبة المسامیة من ان التوصیل الحراري Kingeryوھذا یتوافق مع ما ذكره والى اختالف الموالیت . یتغیر بصورة خطیة مع تغیر المسامیة الحراري مع زیادة نسبة في العینات المنتجة اذ تزداد قیم التوصیل Abdul Kareemوھذا یتوافق مع ما ذكره ) 13(الموالیت شكل من انھ تزداد قیم التوصیل الحراري بزیادة محتوى الموالیت في كذلك یالحظ ان قیم التوصیل ].16، 25[العینات السیرامیكیة الحراري للعینات تختلف باختالف المكونات االولیة المضافھ الى ھا االصلیة فالعینات التي تحتوي على اوكسید االلمنیوم مكونات Al2O3 تكون قیم التوصیل الحراري فیھا اكبر من العینةX1 .التي ھي بدون اضافة كما ان قیم التوصیل الحراري للعینات تختلف باختالف حجم الحبیبات اذ تكون قیم التوصیل الحراري للعینات ذات الحجم ذات الحجم الناعم الن مسامیة العینات الخشن اوطأ من العینات ذات الحجم الخشن تكون اكبر من العینات ذات الحجم الناعم، وھذا من ان الحجوم الخشنة تكون ذات Salmsng ذكرهیتوافق مع ما ایظا ].8[موصلیة حراریة قلیلة عند درجات الحرارة الواطئة حراري بان قیم التوصیل ال] 8، 9[الحظ مجموعة من الباحثین على العموم تزداد عند زیادة درجة حرارة الحرق وذلك العتماد قیم التوصیل على المسامیة التي تقل مع زیادة درجة حرارة من ھذا نجد زیادة نسبة تبلور الموالیت في العینات .الحرق نفسھا ].14,15,16[المنتجة بنقصان المسامیة -١٠- جدول راري بطر ي نتائج فحص التوصیل الح رص ل ة ق – ASTM C438یق 71). Thermal Conductivity (K) (W/ m.°C) Sample No. 0.2215X1 0.2663X2 0.2804X3 0.2961X4 0.3232X5 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 20 25 30 35 40 Porosity% T h e rm a il c o n d u c ti v it y (W /m .C ) .تغیر التوصیل الحراري مع نسبة المسامیة -١٢ -شكل 105 ، صفحة1، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد االء عالء الدین - 95 )(2011 103 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 68 70 72 74 76 78 80 82 Mullite Content% T h e rm l C o n d u c ti v it y (W /m .C ) .تغیر التوصیل الحراري مع نسبة الموالیت -١٣ -شكل :االستنتاجات.٤ :م االستنتاجات التي توصلت الیھ في ھذا البحث ھياھ یمكن تحضیر عینات سیرامیكیة من مواد اولیة محلیة و - ١ اضافة بعض المواد الیھا مثل االلومینا التي حسنت الكثیر . من الخواص الحصول على اطوار تفاعلیة جیدة مثل الموالیت - ٢ 3Al2O3.2SiO2 الذي یمتاز بقابلیتة على تحمل درجات حرارة العالیة، فضال عن اشكالھ الشرائطیة المتشابكة مما ال یدل على تكونھ من الطور السائل وحدوث عملیات التلبد Liquid Sintering مع امكانیة تطور البنیة الدقیقة Microstructure للموالیت بعملیة التلبد الصلبSoild Sintering. طور ان زیادة محتوى االلومینا ادى الى زیادة نسبة- ٣ بینما زادت الكثافة و ,الموالیت و انخفض التقلص الطولي الصالدة و قلت المسامیة و نسبة امتصاص الماء مع ھذا الطور و ازداد التوصیل الحراري على العموم النخفاض .المسامیة المصادر.٥ [1] Hill, W.B. , "Refractory Grade calcined Bauxite from china", Interceram , 23 (3) 314- 315 (1979). [2] Rothenbry, G.B. "Refractory Materials", 11st ed. Park Ridge, New Jersy, USA , PP.(1-2 , 9- 10 , 81-871), (1976). [3] تحسین : (١٩٨١الرمضاني، خیریة . الطائي، محمد حیدر ، مركز بحوث البناء النشرة )نوعیة الطابوق الناري الطیني . ٥٩، ٨١، ٦٥العلمیة صفحة [4] Kingery,W.D.,Introduction to Ceramic. John. Wiley and Sons,Inc., New York1967,p231- 275. [5] Singer, F. & singer, S, Industrial Ceramics. Chemical publ. COM.INC, .(1971). [6] Cameron, W.E., Composition and cell Dimensions of Mullite, J.Am. Ceram. Soc. Bull., 1977,56(11):1003-1007. [7] ASTM ,"Annul book of ASTM Standards ",1988, ASTM, (ASTM C326-76), (ASTMC 373 – 72), ASTM C438 – 71) ,*Withdrawn Standards Until 2006. [8] Salmang, H., Ceramics; physical and chemical Fundamentals. Butter Worths, London. ,1961, 380P. [9] Grimshaw , R.W., the Chemistry and Physics of Clay and Allied Ceramic Materials .4th ed ernest benn limited, London, ( 1971) , 1024 p . [10] Temuujin, J., Okada, K., Mackenzie., K.J., Effect of Mechanochemical Treatment on the Crystallization Behaviour of Diphasic Mullite gel. Ceramics International , 1999,25:85-90. [11] Ashbrook ,S.E. Manus ,J.M. ,Mackenzie , K.J.. and Wimperis ,S.,Multiple _Quantum and Croos_palarized AL 27 Masnmr of Mechanically Treated Mixture of Kaolinite and Gibbsite .J. Phy.Chem., 2000 ,104(27):6408-6416. [12] Li ,d.x. and Thomson, W.J., Mullite Formation Kinetics of a Single-phase Gel .J.Am. Ceram. Soc., 1990, 73(4): 964-969. [13] Aksay, I.A. & Pask.J.A, Stable and Metastable Equlibria in the System Al2O3 –SiO2 J.Am. Ceram. Soc. 1975,58(11- 12):507-512. [14] تاثیر نوعیة السیلكا في الصفات , .محمد احمد, النعیمي الفیزیاویة والمیكانیكیة لالجسام السیرامیكیة المستخدمة ). ١٩٩٦(جامعة بغداد/رسالة ماجستیر , كمواد بناء [15] Mizuno, M.,Microstructure, Microchemistry, and Flexural Strength of Mullite Ceramics. J.Am. Ceram. Soc., 1991:74 (12): 3017-3022. [16] Abdul Kareem, I.A., 1996: The Technological proportion of Mullite Prepared from Iraqi Raw Materials Unpubl. M. Sc. Thesis, Univ. of Technology- Baghdad. [17] Huang, X., Hwang, J.Y and mutsuddy, B.C., Properties of Mullite Synthesized from Fly Ash and Alumina Mixterceram., 1995, 44(2): 65-71. [18] Warrir, K. G. K., Mukundan, D., Pillai, P. K. and Damodran, A. D., Particle size of quartz and the vitrification of porcelain bodies. Interceramic. , 1989,38 (5): 19 – 21. [19] Kukolev, V. inments, i.,Semchenko, G.D.,Belukra,P.G., Stanilov , B.E. and Primachnko,V.V ., Dense Ladle Brick with Kaoline Bond. Refractories, j., 1972 43(4): 216-218. 105 ، صفحة1، العدد 7مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد االء عالء الدین - 95 )(2011 104 [20] ة سماحات تقییم خامات منطق: ١٩٨٧مراتب صالح, الھیتي , رسالة ماجستیر . ألستخدامھا في صناعة الطابوق الناري . الجامعة التكنولوجیة [21] Worral, W.E., Clay and Ceramic Raw Materials. Applied Science Pubisher, 1 ed., London, 1965. [22] Chen, C.Y., Lan, G.S.and Tuan, W.H., Preparation of Mullite by the Reaction Sintering of Kaolinite and Alumina. ,J. Europ. Ceram. Soc., 2000,20(14-15). [23] Barsoum, M.W., Fundamentals of Ceramics,Published by Mc Graw-Hill, International, 1997. [24] Warshaw, S.I., Seider, R.,Comparison of Strength of Triaxial Porcelains Containing Alumina and Silica. J.Am. Ceram. Soc., 1967, 50(7): 337-343. [25] Kingery, W. D., Bowen, H. K. and Uhlmann, D. R., Introduction to Ceramic. 2nd ed, John. Wiley and Sons, New York, 1976, 1032p. Alaa A. Abdul-Hamead Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 7, No. 1, PP 95 - 105 (2011) 105 Studying the Effect of Adding Doekhla kaolin Clay and Alumina to Iraqi Bauxite on Some Physical and Mechanical and Thermal Properties Alaa A. Abdul-Hamead Department of Materials Engineering / University of technology E-mail: aDr.alaa@yahoo.com Abstract The aim of this work is to produce samples from Iraqi raw materials like Husyniat Bauxite (raw and burnt) and to study the effect of some additives like white Doekhla kaolin clays and alumina on that material properties were using sodium silica as a binding material. Five mixtures were prepared from Bauxite (raw and burnt) and kaolin clays, with an additive of (40) ml from sodium silica and alumina of (2.5, 5, 7.5,10 wt %) percentage as a binding material. the size grading was through sieving. The formation of all specimens was conducted by a measured gradually semi-dry pressing method under a compression force of (10) Tons and humidity ratio ranging from (5-10) % from mixture weight. Drying all specimens was done and then they were burnt under (1200)°C temperatures according to a burning program which raised the temperature (5)°C per minute and then the soaking interval. Some tests such as the physical, mechanical and thermal test were connected on the testing results for the specimens indicated that the raw materials with fine size range and high temperature gave specimens a thermal phase with higher percent of Mullit in comparison with coarse size. Bulk density values, coefficient of longitudinal and hardness increase with porosity and ratio of water absorption values decrease. Also, results show that Alumina with Bauxite gives it stiffens because of the increase of the mullite phase which is characterized by high mechanical and thermal properties especially thermal conductivity. Results show that the best thermal and mechanical properties are found in the fifth mixture (X5) which contains a ratio of about (10) % of Al2O3 . mailto:aDr.alaa@yahoo.com