دسته بندی و روش­های فرآوری مواد نسوز - دیرگداز

در اینجا، بانک جامع صنعت مواد نسوز –رفیکو  به شرح تفصیلی دسته بندی­های مواد نسوز – دیرگداز پرداخته است.

مواد نسوز پایه رسی - شاموتی (Clay-Based) 

در این بخش ترکیب و ویژگی های مواد نسوز پایه رسی در صنعت مواد نسوز – دیرگداز شرح داده شده اند. بیشتر آن ها به عنوان آجر های پیش ساخته تولید می شوند. بسیاری از محصولات باقی مانده در اصطلاح یکپارچه (Monolithics) گفته می شوند، این ها موادی هستند که می توانند در همان محل تشکیل و به جامد تبدیل شوند.

این کتگوری شامل ملات های بتنی برای سیمان کاری آجرها و مخلوط هایی برای رمینگ-ramming یا گانینگ-gunning (پاشیدن از یک تفنگ فشار بتن) در محل می شود. بعلاوه، عایق نسوز سبک میتواند به شکل تخته های فیبری (fibreboard)، روکش یا پتو (blanket)، و ریخته گری شده در خلأ (vacuum-cast) ساخته شود.

خاک نسوز (Fireclay) 

در کاربرد صنعتی، به مواد نسوز پایه رسی Clay-Based، در اصطلاح خاک رس گفته می شود. این مواد از رس هایی که شامل ماده معدنی کائولینیت آلومینوسیلیکات (Al2[Si2O5][OH]4)، بعلاوه برخی ناخالصی ها مثل قلیایی ها و اکسید آهن است، ساخته می شوند. آلومینای موجود در این ترکیب بین 25 تا 45 درصد نوسان می کند.

بسته به میزان ناخالصی و نسبت آلومینا به سیلیس موجود، خاک های نسوز در دسته های گوناگونی از جمله آجر سبک (low-duty)، آجر متوسط (medium-duty)، آجر سنگین (high-duty) و آجر فوق سنگین (super-duty) طبقه بندی می شوند، به این شکل که هرچه استفاده از حرارت بیشتر شود میزان آلومینا نیز افزایش می یابد.

آجر های ساخته شده از خاک نسوز، یا همان آجرهای نسوز، انبساط نسبتا کمی را با گرم شدن از خود نشان می دهند و بنابراین میتوان گفت در مقابل شوک های حرارتی تا حدی مقاوم هستند. آن ها در محیط های اسیدی، نسبتا بی اثر هستند، اما در محیط های بازی کاملا واکنش پذیر می باشند.

آجرهای نسوز در پوشش جداره داخلی قسمت هایی از کوره های انفجار (کوره های ذوب آهن)، اجاق های کوره بلند و کوره های کک، به کار گرفته می شوند. (ویژگی های آجرهای نسوز در مقاله مقایسه آجرهای معمولی و نسوز مورد بررسی قرار گرفته است.)

مواد نسوز آلومینایی (High-Alumina) 

نسوز های آلومینا بالا از بوکسیت، که یک ماده ی طبیعی شامل آلومینیوم هیدروکسید (Al[OH]3) و رس های کائولینیتی می باشد، ساخته می شوند. این مواد اولیه پخته می شوند تا مخلوطی از آلومینای سینتتیک و مولایت را تولید کنند (یک ماده معدنی آلومینا سیلیکاته با فرمول شیمیایی 3Al2O3 · 2SiO2). بر اساس تعریف، نسوزهای آلومینا بالا (High Alumina) حاوی50 تا 87.5 درصد آلومینا هستند.

آن ها در محیط های بازی و در دماهای بالا بسیار قدرتمند تر از نسوز های پایه رسی می باشند. بعلاوه، آن ها پایداری یا ثبات حجمی و مقاومت در برابر سایش بهتری از خود به نمایش می گذارند. آجرهای آلومینا بالا (High Alumina)، در کوره های انفجار، اجاق های کوره بلند و ملاقه ی فولاد مذاب استفاده می شوند.

مولایت (Mullite) 

مولایت یک ترکیب آلومیناسیلیکات با فرمول اختصاصی 3Al2O3 · 2SiO3 است که به شکل تقریبی شامل 70 درصد آلومینا می باشد. مولایت دارای نقطه ذوب 1850 درجه سلسیوس (3360 درجه فارنهایت) است. رس های متنوعی با بوکسیت ترکیب می شوند تا به این ترکیب برسند.

نسوزهای مولایت به وسیله پخت (sintering) در کوره های الکتریکی با دماهای بالا جامد و سفت می گردند. آن ها از پایدارترین نسوز های آلومینوسیلیکات هستند و مقاومت فوق العاده ای در مقابل بارگذاری در دمای بالا دارند. آجرهای مولایت در اجاق کوره های بلند (انفجار) و همینطور در سقف های پیش گرم (fore hearth) کوره های ذوب شیشه مورد استفاده قرار می گیرند.

نسوز های غیر رسی
(Non-Clay-Based Refractories) 

نسوز های غیر رسی، مانند آن هایی که در زیر به توصیف آن ها پرداخته شده است، تقریبا به صورت اختصاصی به عنوان آجر ها و اشکال فشرده شده تولید می شوند، اگرچه مقداری مواد منیزیت-کروم و آلومینا در قالب آنها ترکیب و ریخته می شود. مواد اولیه برای تولید این نوع از محصولات معمولا کربنات ها یا اکسید فلزاتی مثل منیزیم، آلومینیوم و زیرکونیوم هستند.

نسوزهای بازیک Basic 

نسوز های بازی شامل منیزیم، دولومیت، کروم و ترکیبات این مواد می شوند. آجر منیزیا از پریکلاز که همان شکل معدنی منیزیم (MgO) است ساخته شده است. پریکلاز از منیزیت (کربنات منیزیم، MgCO3)، یا از هیدروکسید منیزیم (Mg[OH]2) تولید می شود، که آن هم از آب دریا یا محلول های آب شور به دست می آید. آجر های منیزیا می توانند به صورت شیمیایی و توسط پیوند پیچ (pitch bond)، سوزاندن، و یا اشباع قطران به یکدیگر پیوند بخورند.

مواد نسوز دولومیتی اسم خود را از ماده معدنی دولومیت، که ترکیبی از کربنات کلسیم و منیزیم (CaCO3 , MgCo3) است و از آن ها تولید می شوند گرفته اند. پس از سوزاندن، باید آن ها را با قیر آغشته کرد تا مانع از رسیدن آب به آهک (CaO) شود.

آجر کروم از سنگ معدن کرومیوم ساخته شده است، که محلول های جامد پیچیده ای از نوع اسپینل (مجموعه ای از مواد معدنی اکسیده شامل کرومیت و مگنتیت) بعلاوه گانگ سیلیکات یا فازهای ناخالصی هستند.

تمامی مواد نسوز بازی مقاومت فوق العاده ای در برابر اکسیدهای آهن و سرباره های بازی مرتبط با ساخت فولاد از خود نشان می دهند، (بخصوص وقتی که آنها از ترکیبات کربن یا به صورت ورقه  و یا کربن باقیمانده از پیوند پیچ (pitch-bond) یا اشباع قطران tar-impregnation استفاده کنند). به همین دلیل آن ها در پوشش کوره های اصلی اکسیژن، کوره های برقی و کوره های گرمکن کاربرد گسترده ای پیدا می کنند. آن ها همچنین برای پوشاندن (line) سطح داخلی مبدل های مس به کار گرفته می‏شوند.

نسوز های پر آلومینا (Extra-high Alumina) 

مواد نسوز با آلومینای بسیار بالا در دسته‏ای با  87.5 و 100 درصد Al2O3  طبقه بندی می‏شوند. دانه های آلومینا ذوب شده و یا با تراکم بالا با همدیگر ترکیب می شوند تا به یک چگالی بالا دست پیدا کنند. نسوز های با آلومینای بسیار بالا، پایداری حجمی فوق العاده ای را تا دماهای بالای 1800 درجه سانتیگراد (3275 درجه فارنهایت) از خود نشان می‏دهند.

سیلیکا (Silica)

مواد نسوز سیلیکایی از کوارتزیت ها و رسوبات ماسه سیلیسی با محتوای آلومینا و قلیایی کم ساخته می شوند. آن ها از لحاظ شیمیایی با 3-3.5 درصد آهک پیوند خورده اند. مواد نسوز سیلیسی دارای مقاومت خوبی در برابر بار وارده در دماهای بالا هستند، در مقابل سایش مقاوم اند و به ویژه برای استفاده از سرباره های اسیدی مناسب هستند. در میان درجه های مختلف کیفیت نسوز فوق سنگین (super duty) که دارای محتوای ناخالصی کم است، در روساخت های کوره های ذوب شیشه استفاده می شود.

زیرکون (Zircon) 

مواد نسوزی که از زیرکون (سیلیکات زیرکونیوم، ZrSiO4) ساخته شده اند نیز به دلیل مقاومت خوب در برابر خوردگی شیشه های مذاب، در مخازن ساخت شیشه استفاده می شود. آن ها دارای پایداری حجمی خوبی برای مدت طولانی در دماهای بالا هستند، و همچنین مقاومت قابل قبولی در برابر خزش (creep) از خود نشان می دهند (به عنوان مثال ، تغییر شکل کم تحت بارگیری در دمای بالا).

کاربید سیلیکون (Silicon carbide) 

سرامیک های سیلیکون کاربیدی (SiC) در فرآیندی که با عنوان اتصال سرامیکی (reaction bonding) به آن اشاره می شود و توسط Edward G. Acheson در سال 1891 ابداع شد، ساخته می‏شوند. در فرآیند آچسون، ماسه سیلیسی خالص و کربن ریز دانه (کک) در کوره برقی در دمایی بین 2200 - 2480 درجه سانتیگراد (4000 - 4500 درجه فارنهایت) را با هم ترکیب می کنند.

سرامیک های سیلیکون کاربید (SiC) دارای مقاومت فوق‏العاده ای در مقابل بار وارده در دماهای بالا و همچنین پایداری ابعادی هستند. آن ها همچنین به دلیل هدایت حرارتی بالای خود، مقاومت زیادی در برابر شوک حرارتی دارند (در این حالت، رسانایی گرمایی بالا مانع از ایجاد اختلاف درجه حرارت شدید بین لایه های داخلی و خارجی یک ماده می شود، که اغلب منبع تنش های انبساط حرارتی هستند).

دیگر مواد نسوز غیر رسی

این مواد نسوز در حجم کمتر و برای مصارف خاصی تولید می شوند و شامل؛ گرافیت (یک شکل لایه ای و چند کریستاله از کربن)، زیرکونیا (ZrO2)، فورستریت (Mg2SiO4) و ترکیباتی مثل منیزیا-آلومینا ، منیزیت-کروم ، کروم-آلومینا و آلومینا-زیرکونیا-سیلیس می باشند.

آلومینا زیرکونیا سیلیس (AZS)، که ذوب شده و به قالب ریخته می شود یا مستقیما به مخازن ذوب کوره های شیشه تزریق می شود، یک نسوز عالی در برابر خوردگی است که هیچ ناخالصی‏ای را داخل شیشه‏ی مذاب ایجاد نمی‏کند. AZS همچنین در ساخت و تعمیر کوره های شیشه استفاده می شود.

بانک جامع صنعت مواد نسوز – دیرگداز با توجه به احساس نیاز جامعه مخاطبین این صنعت استراتژیک به داشتن یک بانک اطلاعاتی  منسجم و به روز از اطلاعات شرکت­های فعال در صنعت مواد نسوز از تولیدکنندگان تا مصرف کنندگان آن، و در راستای خط مشی و رسالت خود که توسعه ارتباطات سازنده در بخش معدن و صنایع معدنی کشور بالاخص صنعت دیرگداز می­باشد، به منظور ارتقای این صنعت،‌ علاوه بر جمع آوری و به روز رسانی دائم و انتشار اطلاعات بیش از 500 شرکت تخصصی مواد نسوز،‌ در دوره های زمانی مشخص اقدام به انتشار این بانک نموده است که مطالعه آنها قطعا کمکی به صاحبین کسب و کار در برنامه‏ریزی‏های اقتصادی آنها خواهد بود.

بانک جامع صنعت مواد نسوز- دیرگداز، به عنوان اولین بانک تخصصی در این حوزه، آماده دریافت نظرات و پیشنهادهای سازنده فعالین این حوزه می­باشد.

اطلاعات تماس:

آدرس: تهران، میدان توحید، خیابان نصرت غربی، پلاک 15، واحد 1

تلفن:    3-44952661-021 دورنگار: 44952660-021

پست الکترونیکی: [email protected]

وب سایت: refico