ديرگدازها (3)

کربنات منيزيم (Magnesite)

ديرگدازهاي کربنات منيزيمي از لحاظ شيميايي موادي هستند که داراي حداقل 85%اکسيد منيزيم هستند.واين ديرگدازها از کربنات منيزيم ايجاد شده در طبيعت، ساخته شده اند .خواص دير گدازهاي کربنات منيزيمي به غلظت پيوند سيليکات در دماي کاربرد، بستگي دارد. کربنات منيزيم مناسب معمولا هنگامي حاصل مي شود که نسبت کلسيم اکسيد (Cao) به سيليس (Sio2) کمتر از 2 باشد . همچنين بايد درصد فريت آن درحد مينيمم باشد. اين ديرگداز مخصوصا درشرايط محيطي اکسايش ، کاهش بسيار خوب عمل مي کنند . مقاومت به سه باره ي اين ديرگدازها مخصوصا براي سرباره هايي که در صد آهن وآهک کمي دارند، بسيار بالاست. اين ديرگدازها مهم ترين گروه از ديرگدازها براي فراينده هاي توليد فولاد است.
کربنات منيزيم خام (Mgco3) عموماً به صورت کلسينه شده يا شکل هاي پخته شده (for ms dead burned) مصرف مي شود.کربنات منيزيم کلسينه شده ي سوز آور (Magnesite coustic Calcined) به عنوان دارو، کود شيميايي وماده ي خام براي صنايع شيميايي مورد مصرف قرار مي گيرد.شکل هاي پخته ي اين ماده حالت خام است که به طور گسترده درصنعت هنوز مورد استفاده قرار مي گيرد . اخيراً دانه هاي کربنات منيزيم گداخته براي بهبود مقاومت به خوردگي مورد مصرف قرار گرفته است.اين دانه ها از منيز پاي زنيتر شده با اندازه ي کريستال هاي بزرگ وخلوص بالا تشکيل شده است.

جدول مقايسه اي يک : نشان دهنده ي تفاوت کربنات منيزيم مختلف است .

اکسيد منيزيم چگونه توليد مي شود؟

اکسيد منيزيم با خلوص بالا بوسيله ي فرآيند هاي کنترل شده بدست مي آيد .منبع ماده ي اوليّه در توليد اکسيد منيزيم آب شور (غالباً از چاه هاي عميق) و آب درياهاست. و هيدرو کسيد منيزيم ( 2(OH) Mg) موجود در اين منابع بوسيله ي واکنش دادن آن با دولوميت کلسينه شده ويا آهک رسوب مي کند. دوغاب هيدورکسيد منيزيم حاصل فيلتر مي شود تا درصد اجزاي جامد موجود در داخل آن افزايش يابد.
ماده ي بيرون آمده از دستگاه فيلتر، کيک فيلتر (Filter Coke) ناميده مي شود. اين کيک را مي توان به صورت مستقيم به داخل کوره ي دوار شارژ کرد تا منيزياي گويد ديرگداز توليد شود امّا عمدتاً اين کيک در دماي 900-1000 درجه سانتيگراد در داخل کوره ي دهانه چند گانه (multiple- hearth furnace) کلسينه مي شود .در طي فرآيند کلسيناسيون کيک فيلتر هيدورکسيد منيزيم به اکسيد منيزيم اکتيو تبديل مي شود. اکسيد مينزياي کلسينه شده سپس دريک کوره ي شافت (Shaft kiln) حرارت داده مي شود تا دانسيته ي اکسيد منيزيم بالا رود. دماي زينتر ينگ در اين مرحله تا 2000 درجه سانتيگراد نيز مي رسد . محصول نهايي اين فرآيند اکسيد منيزيم زينتر شده ( Sintered Magnesite) است.
منيزياي فيوزد (اکسيد منيزيم گداخته) بوسيله ي ذوب منيزياي ديرگداز يا ديگر انواع منيزيا در يک کوره ي قوس الکتريکي توليد مي شود .پس از توليد مذاب منيزيا در داخل اين کوره، مذاب از داخل کوره خارج شده وسرد مي شود .کوره ي سرد شده ي حاصل به اندازه ي مورد نظر خرد مي شود وبراي مصارف ديرگداز مصرف مي شود.
ناخالصي هاي بوجود آمده در منيزيا بوسيله ي کنترل ترکيب منبع اصلي منيزيا (آب شور ويا آب دريا) ترکيب دولوميت کلسينه شده يا آهک وفرآيند توليد، کنترل مي شود.مخصوصاً مقدار ونسبت اکسيد کلسيم (cao) و سيليس (Sio2) به طور مداوم کنترل مي شود. با کنترل ناخالصي ها وکنترل فرايند توليد، منيزيايي توليد مي شود که براي توليد محصولات دير گداز مناسب است.
خصوصيات عمومي در مورد ترکيب ديرگداز هاي منيزيايي نپخته (dead Burned Magnesite) و منيزياي فيوزد در جدول دو آمده است. اين اعداد بوسيله ي توليد کنندگان اين ديرگداز ها ارائه شده است.

ديرگدازهاي پايه منيزيايي مهمترين گروه از ديرگداز هاي مورد مصرف براي توليد فولاد است.ديرگدازهاي منيزيايي ممکن است بوسيله ي بايندرهاي قيري، رزيني و ...به صورت آجر درآيند. به علاوه سه نوع آجر کربن -منيزيايي درسطح بازار وجود دارند. اين سه نوع عبارتند از:
1)اولين نوع از اين آجر ها از منيزياي زينتر شده ي منظم (regular Sintered Magnesia) با خلوص 97% Mgo تشکيل شده اند.گرافيت مورد استفاده در اين آجر ها داراي کيفيتي متوسط (95%C) است.
2)نوع دوّم اين آجرها از منيزياي زينتر شده ي با خلوص بالا (Mgo 99%) تشکيل شده است.همچنين گرافيت مورد استفاده در اين نوع نيز خلوص بالايي (c%99)دارند.
3)نوع سوّم اين آجرها از منيزياي زينتر شده وگرافيت با خلوص بالا تشکيل شده اند.وعلاوه براين مواد افزودني هاي آنتي اکسيدان نيز وجود دارند.
آجرهاي منيزيا -گرافيتي در ابتدا براي ساخت کوره هاي الکتريکي سرد شونده بوسيله ي آب استفاده مي شدند امّا بعدها مصرف آنها گسترش يافت واز اين آجرها براي عايق کاري پاروهاي سرباره ( laddle slag lines)، گاز زداها ( degassers) و ... استفاده مي شود.

دولوميت (Dolomite)

کربنات طبيعي دوگانه از منيزيم وکلسيم (CaCo3 0 MgCo3)که به آن دولوميت گفته مي شود را مي توان بوسيله ي پخت در دماي بالا به ديرگداز دو لوميتي (refractory dolomite)تبديل کرد .تعداد محدودي از دولوميت ها در جهان وجود دارند که داراي يکنواختي مناسب،خلوص ورفتار کلسيناسيون در دماي بالا مناسب هستند ومي توان از آنها ديرگدازهاي دولوميتي باقيمت مناسب تهيه کرد.دولوميت با خلوص بالا داراي بيش از 97 درصد Mgo و CaO هستند. ديرگدازهاي دولوميتي سازگار ترين مواد براي استفاده جهت پوشش دهي کوره هاي دوارسيمان هستند واين مواد بدليل خواصّشان باعث بوجود آمدن کوتينگ پايدار در کوره هاي دوار سيمان مي شوند. همچنين مقاومت به شک حرارتي بسيار خوبي داشته ودر شرايط مختلف کار کوره در مقابل عوامل قليايي مقاومت مي کنند.اين ديرگدازها از زير کونياي فرآوري شده استفاده مي شوند وتا از رشد ترک در آنها جلوگيري شود.
ديرگدازهاي کروميتي (Chromite Refrac tories)
در اينجا بايد بايد تفاوتي ميان ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي ( magnesite Refravtories chrome) ودير گدازهاي کروميتي -منيزيايي (magnesite - chrome Refractories) قائل شويم. مواد منيزيا - کروميتي معمولا داراي 15- 35 درصد اکسيدکروم (Cr2O3 ) و 50-42 درصد اکسيد منيزيم (Mgo) هستند.در حالي که ديرگدازهاي کروميتي -منيزيايي حداقل 60درصد اکسيد منيزيم (Mgo) و 8-18 درصد اکسيد کروم (cr2 o3) دارند. ديرگدازهاي منيزيا -کروميتي داراي گستره ي وسيعي از ويژگي هاي ثابت است. اين ديرگدازها براي ساخت مجاري عبوري درکوره هاي دما بالا استفاده مي شود. اين مواد را مي توانند در برابر گازها وسرباره هاي خورنده مقاومت کنند. محصولات ديرگداز توليدي از مواد کروميتي -منيزيايي نيز براي استفاده در مکان هاي با دماي بسيار بالا و در تماس با سرباره هاي خورنده ي بازي بوجود آمده در فرآيند ذوب فولاد، مناسب هستند. ديرگدازهاي کروميتي -منيزيايي معمولا مقاومت در برابر خردشدنشان از ديرگدازهاي منيزيا - کروميتي بهتر است.
ديرگدازه هاي زيرکونيا (Zirconia Refractories)
اکسيد زيرکونيم (Zro2) يک ماده ي پلي مورف (Polymorphic material). است از اين رو استفاده از اين ماده به عنوان ديرگداز داراي مشکلاتي است. و اين مسئله ضروري است که قبل از بکار بردن آن به عنوان ديرگداز، آن را پايدار کرد. پايدار نمودن اکسيد زيرکونيوم با افزودن مقادير کم از کلسيم، منيزيم و سزيم اکسيد و... انجام مي شود. خواص زير کونياي پايدار شده به طور عمده به درجه ي تثبيت و کيفيت ماده ي تثبيت کننده و کيفيت مواد اوليّه (اکسيد زيرکونيا) بستگي دارد. ديرگدازهاي زيرکونيا دارا استحکام بسيار بالايي در دماي اتاق هستند . و اين استحکام را تا بالاتر از 1500C حفظ مي کنند بنابراين اين ديرگدازها براي استفاده شدن در کوره ها و پاتيل ها مناسب هستند.رسانايي گرمايي اکسيد زيرکونيا نسبت به اغلب ديرگدازها بسيار کمتر است. از اين رو اين ماده به عنوان ديرگداز عايق براي دماهاي بالا مورد استفاده قرار مي گيرد. بدليل اينکه اتلاف گرمايي اکسيد زير کونيا بسيار پايين است و همچنين اين ماده به آساني با فلزات مذاب واکنش نمي دهد. بنابراين اين ديرگداز به طور خاص مي تواند در بوته هاي ذوب فلزات استفاده شوند. زير کونيا ماده ي ديرگداز مناسب براي کوره هاي ذوب شيشه است. زيرا اين ماده به آسماني با شيشه مذاب تر نمي شود و از اين رو به آساني با شيشه واکنش نمي دهد.

ديرگدازهاي اکسيدي

غالباًٌ مواد ديرگداز آلومينايي که داراي اکسيد آلومينيم و مقادير ناچيز از ناخالصي هستند، به عنوان آلوميناي خالص شناخته مي شوند.
آلومينا يکي از پايدارترين اکسيد هاي شناخته شده است.اين ماده استحکام مکانيکي بسيار خوبي دارد. اين اکسيد در آب، بخار آب، بسياري از اسيدهاي غير آلي ومواد قليايي حل نمي شود. اين خواص باعث شده است تا آلومينا ماده ي مناسب براي ساخت بوته هاي ذوب سديم کربنات، سديم هيدروکسيد وسديم پراکسيدباشد.
اين ماده مقاومت بسيار خوبي در برابر اتمسفرهاي اکسيدي واحياي دارد. آلومينا به طور فراوان فرآيندهاي حرارت دهي صنعتي استفاده مي شود. آلوميناي بسيار متخلخل نيز براي عايق بندي کوره هاي استفاده مي شوند که در دماهاي بالا تر از 1850C کار مي کنند.

ديرگدازهاي مونو ليتيک (Monolitic Refractories)

ديرگدازهاي مونوليتيک مخلوط هايي از گرانول هاي خشک يا مواد پلاستيک هستند که براي عايق کاري به بخش هاي مورد نظر متصل مي شوند. ديرگدازهاي مونوليتيک شامل ديرگدازهاي پلاستيک (plastic nefractories) ، مخلوط هاي کوبيدني (ramning Mixes) ، مخلوط هاي پاشيدني (gunning Mixes) ، وريختي ها ( Castable) مي شوند.
درگدازهاي مونوليتيک با سرعت بالايي درحال جايگزيني با ديرگدازهاي نپختني هستند.اين جايگزيني بيشتر در پاتيل هاي صنعتي اتفاق مي افتد.ويژگي هاي مهم اين ديرگدازها عبارتند از:
1)کم شدن محل اتصال دوقطعه ديرگداز.در واقع اين شکاف ها ، نقاط ضعيف ذاتي در محصولات ديرگداز هستند.
2)نصب واجراي اين ديرگدازها سريعتر است و نياز به مهارت کمتري دارد.
3)خواص اين ديرگدازها از آجرهاي پرسي بهتر است.
4)حمل ونقل اين نوع دير گدازها آسان تر است.
5)زمان تعميرات براي دستگاه هايي که بوسيله ي اين نوع ديرگدازها آستر کاري مي شوند،کوتاهتر است.
6)اين نوع ديرگدازها محدوديت شکلي ديرگدازهاي ديگر را ندارند.
7)اين ديرگدازهاي مقاومت بهتري در برابر تخريب شدن دارند.
8)اين ديرگدازها ثبات ابعادي بهتري دارند.
9)روش هاي نصب واجراي اين ديرگدازها قابل بهبود هستند.
10)اين ديرگدازها را حتي زماني که کوره ي خاموش گرم است نيز مي توان تعمير نمود.
11)کاربردهاي اين نوع ديرگدازها متعدد است.

مواد عايق کننده (Insulating materials)

مواد عايق کننده اتلاف گرمايي زيادي را که از ميان ديوارها اتفاق مي افتد،کاهش مي دهد.عايق کاري هنگامي مؤثر است که يک لايه از مواد داراي رسانش گرمايي پايين بين محل گرم وسرد،ايجاد گردد. وجود اين لايه باعث مي شود تا دماي سطح سرد کاهش يابد.
رسانايي گرمايي پايين مواد عايق بخاطر وجود تخلخل دراين مواد ايجاد مي شود.اين درحالي است که ظرفيت گرمايي اين مواد به دانسيته ي بالک وگرماي ويژه (Specific heat) بستگي دارد. ساختار اين گونه مواد عايق بدين صورت است که در آنها تخلخل هاي بسيار ريز وجود دارد. و در داخل اين تخلخل ها پر از هواست. در واقع خود هوا نيز داراي رسانايي گرمايي بسيار اندک است. گرماي زياد بر روي مواد عايق اثرات مضر دارد. امّا دمايي که در آن دما مواد عايق مختلف اين اثرات نامطلوب را نشان مي دهند، متفاوت است. از اين رو انتخاب يک عايق مناسب بايد با توجه به دماي کاربري و خصوصيات رسانشي آن انجام شود.

يکي از پرمصرف ترين مواد عايق دياتوميت (diatomite) است . اين عايق با نام kieselguhr نيز معروف است .ساختار دياتوميت بدين صورت است که در آن توده اي اسکلت مانند از گياهان آبزي بسيار ريز وجود دارد.اين گياهان هزاران سال پيش در کف درياها ودرياچه ها دفن شده اند.از لحاظ شيميايي اين ماده از سيليس مخلوط شده با رس ومواد آلي تشکيل شده است.امروزه گستره ي وسيعي از ديرگدازهاي عايق وجود دارند که اين ديرگدازهاي عايق داراي خواص متنوعي هستند. خواص فيزيکي مهم برخي از ديرگدازهاي عايق در جدول سه آورده شده است.
چيدمان عايق ها (attaching Insulation)
روش چيدمان آجرهاي عايق در شکل يک آورده شده است. درشکل يک ، يک آجر 115 ميلي متري در بخش بيروني جداره ي داخلي قرار دارد. همچنين فضاي خالي به اندازه ي 76 ميلي متر بين ديواره هاي قديمي وجديد رها مي شود که ممکن است اين فضا با آجرهاي عايق پر شود .براي اينکه صلبيت جداره حفظ گردد اين مسئله ضروري است که ديواره بوسيله ي يک تير T شکل 600 ميلي متري مهارگردد.

الياف سراميکي (Ceramic Fibers)

الياف سراميکي نيز يکي از گروه هاي مواد عايق هستند.الياف سراميکي بوسيله ي وزش يک گاز با سرعت بالا به باريکه اي از مذاب ماده اي آلومينو سيليکاتي توليد مي گردد .مذاب داراي ترکيب شيميايي مشخص است و بنابراين سرعت وزش باد وترکيبش معين مي گردد.پس از سرد شدن سريع مذاب، موادي کرک مانند حاصل مي گردد.اين مواد که شبيه به الياف پنبه هستند را مي توان با استفاده از فرآيندهاي ريسندگي به پارچه،پتو، بلوک و... تبديل کرد.
اين محصولات داراي خصوصيات زير هستند.
1) رسانايي گرمايي پاييني دارند.
2) حجم حرارتي (heat Storage)بسيار پاييني دارند.
3) بسيار سبک هستند.
4) در مقابل شک هاي حرارتي ايمن هستند.
5) از لحاظ شيميايي پايدار هستند.
6) مقاومت به ترشدن در برابر فلزات غير آهني مانند آلومينيوم - روي وآلياژهايشان را دارند.
منبع انگلیسی : www.PDHcenter.com
/ن