تثبیت ترکیبات سمی موجود در غبارکوره قوس الکتریک توسط تولید شیشه سرامیک

غبار کوره های فولادسازی(eaf) به دلیل حضور ترکیبات سمی باعث آلودگی محیط زیست بخصوص چرخه آب های زیرزمینی می شود لذا بایستی قبل از دفن، عناصر سمی تثبیت شود. در این تحقیق تبدیل غبار فولادسازی به شیشه و شیشه سرامیک با توجه به تثبیت عناصر سمی در آن مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور مقادیر مختلفی از غبار فولادسازی با ماسه سیلیسی، کربنات سدیم و اکسید کلسیم ذوب و ریخته گری شد.نسبت اختلاط این مواد بر اساس دیاگرام سه تایی cao-mgo-al2o3-sio2 طوری انتخاب شد که مخلوط مورد نظردر محدوده تشکیل شیشه قرار گیرد. کربنات سدیم خاصیت گدازآوری دارد و با اضافه شدن به مخلوط دمای ذوب مخلوط را کاهش می دهد و سیالیت را افزایش می دهد همچنین اکسید کلسیم اضافه شده ترکیب شیمیایی مخلوط را به ترکیب شیمایی شیشه نزدیک می کند و در حضور sio2شرایط را برای تشکیل شیشه فراهم می سازد. شیشه تولیدی توسط عملیات حرارتی مناسب به شیشه سرامیک تبدیل شد. شیشه سرامیک تولیدی از نظر پایداری شیمیایی، ساختار میکروسکوپی و خواص مکانیکی بررسی شد. توسط آنالیز حرارتی (dta) شرایط مناسب عملیات حرارتی برای بدست آوردن ساختار میکروسکوپی و خواص مکانیکی مناسب تعیین شد. بدین ترتیب برای جوانه زنی فازهای کریستالی در شیشه تولید شده، شیشه بدست آمده تحت عملیات حرارتی دو مرحله ای و تک مرحله ای قرار گرفت. در عملیات حرارتی دومرحله ای در مرحله اول جوانه زنی، توده های کوچک و پایدار کریستال های سرامیک در مکانهای مرجح تشکیل می شود. مکانهای ترجیحی برای جوانه زنی فاز کریستالی فصل مشترک ها یا سطح آزاد می باشد. در مرحله دوم عملیات حرارتی نیز رشد جوانه های کریستالی بوجود آمده اتفاق می افتد و در عملیات حرارتی تک مرحله ای نیز مرحله جوانه زنی و رشد کریستالهای سرامیکی صورت می گیرد. به کمک آنالیز edax توزیع عناصر در شیشه سرامیک های تولید شده مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های فروشویی برای بررسی پایداری ترکیبات سمی طبق استاندارد epa صورت گرفت. آزمایشات فروشویی روی غبار کوره قوس الکتریک نشان می دهد که میزان عناصر zn و cd بیشتر از حد مجاز است همچنین آزمایشات فروشویی روی شیشه و شیشه سرامیک های تولیدی از غبار کوره قوس الکتریک نشان می دهد که شیشه و شیشه سرامیک تولیدی از نظر شیمایی بسیار پایدار بوده و آزاد سازی یون در محلول های با 5=ph تقریبا صفر است. با بررسیهای آنالیز xrd بر روی شیشه سرامیک های تولیدی مشخص شد که فاز غالب در اغلب نمونه ها وولاستونیت بود و تصاویر sem گرفته شده از نمونه های عملیات حرارتی شده نشان داد که شکل کلی کریستالهای تشکیل شده در زمینه شیشه بصورت دندریتی است و با افزایش میزان غبار در مخلوط های اولیه درصد فازهای کریستالی افزایش می یابد و در 30% وزنی غبار کوره قوس الکتریک بیشترین میزان فازهای کریستالی تشکیل می شود. با اعمال عملیات حرارتی، سختی نمونه های شیشه سرامیک بطور قابل توجه ای کاهش پیدا کرد و استحکام خمشی نمونه های شیشه سرامیک به شدت افزایش پیدا کرد. شیشه های تولیدی دارای میکروسختی متوسط 800 ویکرز بودند که پس از عملیات حرارتی مقدار آن به متوسط 500 ویکرز کاهش پیدا کرد و با افزایش میزان غبار در مخلوط های اولیه مشاهده شد که میزان میکرو سختی در شیشه سرامیک ها کاهش شدیدی پیدا می کند . همچنین مشاهده شد که در میزان غبار 30% وزنی در مخلوط اولیه بهترین شرایط برای تولید شیشه سرامیک با خواص مکانیکی مناسب وجود دارد.