ORIGINAL PAPER
Influence of waste from ferroalloy production on the color and properties of clinker ceramics
More details
Hide details
1
Ferrocarbo sp. z o.o., Krakow
2
AGH University of Krakow, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractories, Krakow, Poland
Submission date: 2024-10-03
Final revision date: 2025-01-01
Acceptance date: 2025-02-21
Publication date: 2025-03-19
Corresponding author
Agnieszka Gubernat
AGH University of Krakow, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractories, Krakow, Poland
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2025;41(1)
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
The paper presents research conducted as part of the project from priority axis 1 Knowledge economy of the Regional Operational Programme for the Małopolska Region for 2014–2020, entitled: “Małopolska Region for 2014–2020, entitled: “Development of a technology for the production of pigment for dyeing red ceramics with the use of MnSi waste generated in the production of ferroalloys with contract number RPMP.01.02.01-12-0497/17-00”. On the basis of the studies of the phase composition of XRD, compressive strength, absorbability, and color measurements in the CIEL*a*b* and CIEL*C*h° color space, it has been shown that it is possible to use MnSi waste containing large amounts of manganese oxides, formed in the production of ferroalloys. The waste (pigments) used for the study differed significantly in the content of manganese and silicon. It was found that the addition of both pigments does not change the phase composition and does not have a significant effect on the functional properties of clinker bricks but changes their color. The color becomes less saturated.
ACKNOWLEDGEMENTS
The work was carried out as part of the project from priority axis 1 Knowledge economy of the Regional Operational Programme for the Małopolska Region for 2014–2020, entitled: “Małopolska Region for 2014–2020, entitled: “Development of a technology for the production of pigment for dyeing red ceramics with the use of MnSi waste generated in the production of ferroalloys with contract number RPMP.01.02.01-12-0497/17-00” implemented by FERROCARBO sp. z o.o. in cooperation with AGH.
CONFLICT OF INTEREST
The Authors have no conflict of interest to declare.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Influence of waste from ferroalloy production on the color and properties of clinker ceramics
surowce odpadowe, MnSi, pomiary barwy, system przestrzenny CIEL*a*b*, system przestrzenny CIEL*C*h°
W pracy przedstawiono badania zrealizowane w ramach projektu I osi priorytetowej gospodarki wiedzy regionalnego programu operacyjnego województwa małopolskiego na lata 2014–2020, pt.: „Opracowanie technologii produkcji pigmentu do barwienia ceramiki czerwonej z wykorzystaniem odpadu MnSi powstającego przy produkcji żelazostopów o numerze umowy RPMP.01.02.01-12-0497/17-00”. Na podstawie badań składu fazowego metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego XRD, wytrzymałości na ściskanie, nasiąkliwości wodnej i pomiarów barwy w przestrzeniach barw CIEL*a*b* i CIEL*C*h° wykazano, że istnieje możliwość wykorzystania odpadów MnSi zawierających duże ilości tlenków manganu, powstających w produkcji żelazostopów. Wykorzystane do badań odpady (pigmenty) w sposób istotny różniły się zawartością manganu i krzemu. Zastosowane dwie masy przemysłowe wykazywały natomiast różne zawartości SiO2. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że dodatek obu pigmentów nie zmienia składu fazowego, nie ma istotnego wpływu na właściwości użytkowe cegieł klinkierowych takie jak wytrzymałość na ściskanie (ok. 40 MPa) i nasiąkliwość wodna (< 7%), ale zmienia ich barwę. Barwa staje się przede wszystkim mniej nasycona, co widoczne jest przez zmniejszanie się parametru C*. Cegły tracą barwę pomarańczowo-czerwoną, stają się szare. Należy jednak zaznaczyć, że postrzeganie barwy i odczucia z nią związane zależą od indywidualnego odbiorcy. Wyniki badań zachęcają do wykorzystania odpadów MnSi w produkcji ceramiki budowlanej.
REFERENCES (14)
1.
Dziubak, C. 2016. Ceramic pigments: production and use (Pigmenty ceramiczne: wytwarzanie i stosowanie). Opole: Wydawnictwo Instytut Śląski (in Polish).
2.
Gomes-Pimentel et al. 2022 – Gomes-Pimentel, M., Rubens Cardoso da Silva, M., de Cássia D., Viveiros, S. and Picanço, M.S. 2022. Manganese mining waste as a novel supplementary material in Portland cement. Materials Letters 309, DOI: 10.1016/j.matlet.2021.131459.
3.
Konica Minolta 2007. Color Measurement Fundamentals Color Control from Perception to Measurement (Podstawy pomiaru barwy kontrola barwy od postrzegania do pomiaru). [Online:]
https://www.konicaminolta.pl/p... [Access: 2024-12-27] (in Polish).
4.
Larbi et al. 2024 – Larbi, A., Chen, X., Khan, S.M. and Fangheng, T. 2024. Innovative Techniques for Electrolytic Manganese Residue Utilization: A Review. Waste 2(3), pp. 354–381, DOI: 10.3390/waste2030020.
5.
Mokrzycki, W. and Tatol, M. 2011. Color difference Delta E – A survey. Machine Graphics and Vision 20(4), pp. 383–411.
7.
Pavlova et al. 2020 – Pavlova, I.A., Sapozhnikova, M., Farafontova, E.P. 2020. The Effect of Manganese-Containing Pigment on the Strength of Ceramic Bricks. Materials Science Forum 989, pp. 329–334, DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.989.329.
8.
Polish Standard PN-EN 771-1:2006, Requirements for masonry units. Part 1: Ceramic masonry units (Polska Norma PN-EN 771-1:2006, Wymagania dotyczące elementów murowych. Część 1: ceramiczne elementy murowe) (in Polish).
9.
Polish Standard PN-EN 772-1:2002, Test methods for masonry units. Part 1: Determination of compressive strength (Polska Norma PN-EN 772-1:2002, Metody badań elementów murowych. Część 1: Określenie wytrzymałości na ściskanie) (in Polish).
10.
Sikalidis, C. and Zaspalis, V. 2007. Utilization of Mn–Fe solid wastes from electrolytic MnO2 production in the manufacture of ceramic building products. Construction and Building Materials 21(5), pp. 1061–1068, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2006.02.009.
11.
Stolboushkin et al. 2018 – Stolboushkin, A., Akst, D., Fomina, O. and Ivanov, A. 2018. Structure and properties of ceramic brick colored by manganese-containing wastes. MATEC Web of Conference 143, DOI: 10.1051/matecconf/201814302009.
12.
Wang et al. 2019 – Wang, Y., Gao, S., Liu, X., Tang, B., Mukiza, E. and Zhang, N. 2019. Preparation of non-sintered permeable bricks using electrolytic manganese residue: Environmental and NH3-N recovery benefits. Journal of Hazardous Materials 378, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.120768.
13.
Zhang et al. 2023 – Zhang, J., Li, R., Nie, D. and Zhang, Y. 2023. Preparation of building ceramic bricks using waste residue obtained by mutual treatment of electrolytic manganese residue and red mud. Ceramics International 49(13), pp. 22492–22505, DOI: 10.1016/j.ceramint.2023.04.083.
14.
Zhou et al. 2014 – Zhou, C., Du, B., Wang, N. and Chen, Z. 2014. Preparation and strength property of autoclaved bricks from electrolytic manganese residue. Journal of Cleaner Production 84, pp. 707–714, DOI: 10.1016/j.jclepro.2014.01.052.