فرآيندفرآورى ديرگدازهاو توليد انواع آجرهاى نسوز

[hamid_rahmati2]

تولید آجر های منیزیتی :
1- تهیه مواد اولیه :
که شامل سه مرحله :
1- خرد کردن
2- دانه بندی
3- مخلوط کردن
1- در مرحله تهیه مواد اولیه پس از خرد کردن و دانه بندی معمولا آب می افزایند و یا گاهی از مواد چسبنده مانند قیر ، سولفیت لای استفاده می کنند . در آجر هایی که خوب پخته شوند چسب فسفاتی با سولفات منیزیم یا اسید سولفوریک به کار می برند . اکسید آهن کمک به زینترینگ و کاهش تخلخل می کن افزودن اکسید آلومینیم در حدود 6% شک پذیری را افزایش می دهد .
2- شکل دهی : از آنجایی که آجر های با تراکم زیاد هنگام پخت دارای انقباض کمتری هستند لذا این آجر ها تحت فشار 10000 تا 20.000 psi فشرده می شود آجر های منیزیتی را می توان بدون پخت با میله های فولادی جهت افزایش استحکام به کار برد .
3- خشک کردن : اگر آجر ها به حد کافی خشک نشوند ترک بر می دارند که یکی از اشکالات مهم تولید این آجر ها است
4- پخت :پخت این آجر ها در کوره هیا تونلی به مدت 3 الی 5 شبانه روز در دمای های 1550 تا 1750 درجه سانتیگراد صورت می گیرد در پخت آجر های نامرغوب دمای 1600 درجه سانتیگراد کافی می باشد برای آجر هایی با استحکام فشاری گرم بالا دمای های بالاتر از 1750 درجه مفید است یاد آور می شود روش های ریخته گری دوغابی پرس گرم افزودن چسب غیر جدول پخت برای تولید آجرهای منیزیتی نیز به کار می رود .

خواص آجر های منیزیتی
تخلخل ظاهری : تخلخل ظاهری این آجر ها بین 14تا 21 درصد می باشد
دانسیته: دانسیته این اجر های بین 1.71 تا 3.1 می باشد
حداقل استحکام فشاری سرد این آجر ها بین 2.8 کیپس می باشد که با افزایش آهن این استحکام افزایش می یابد
هدایت حرارتی : این آجر ها هدایت حرارتی بالایی داشته و دو تا سه برابر آجر های خاک نسوز در دمای 500 درجه می بشاد که با افزایش دما هدایت حرارتی آن ها کاهش می یابد
انبساط حرارتی : این آجر ها تا دمای 1000 درجه دارای انبساط حرارتی 1.35% بوده که در دماهای بالا شروع به انقباض می کند بیشترین انقباض مربوط به دمای 1500 درجه است که به دلیل فاز مایع تف جوشی می باشد که با کاهش تخلخل همراه بوده و شرینکج shirinkage ( انقباض ) صورت می گیرد .
تغییرات طولی : انقباض این آجر ها در دماهای 1800 درجه 2% در مدت 2 ساعت می باشد . ولی با افزایش زمان این انقباض بیشتر خواهد شد .
دیرگدازی : دیرگدازی تحت فشار : این آجر ها برخلاف آجر های آلومینوسیلیکاتی که در یک محدوده ی وسیع تغییر شکل می نمایند در نزدیکی های دمای شکست به طور ناگهانی شکسته می شون علت شکست ناگهانی این آجر ها به خاطر این است که مواد چسبنده تا دماهای نزدیک ذوب همچنان حالت بلوری خود را حفظ می کند و ناگهان کاملا ذوب شده و مایع می شوند .
شوک پذیری : شوک پذیری این آجر ها پایین و 10تا 20 سیکل ( دوره ) در آزمایش شک پذیری می باشد کاهش درصد آهن شک پذیری را افزایش می دهد .
آنالیز شیمیایی : عناصر شیمیایی موجود در آجر های منیزیتی بستگی به روش تولید و مواد اولیه ی آن دارد بیشترین خلوص را آجر های با مواد اولیه منیزیای آب دریا که ناخالصی های آن عبارتند از 1%CaO 0.1%FeO 0.3% و 1% نیز سایر ناخالصی ها
مقاومت در برابر سرباره : مقاومت این آجر ها در برابر سرباره خیلی ضعیف می باشد و در کوره های القایی که ذرات ریز تجزی شده و از بین می رود ولی مقاومت بسیار خوبی در برابر سرباره ی اکسید آهن FeOدارند .


موارد کاربرد آجر های منیزیتی :
این آجر ها بر خلاف آجر های سیلیسی روز به روز مصرف بیشتر پیدا می کن از موارد کاربرد آن استفاده در قسمت بوته ی کوره های کوپل کنورترهای قلیایی اکسیژن کوره های القایی ، کوره های تصفیه برای مس –برنج و سرب ، کوره های ذوب شیشه و کوره های دوار به کار می رود .
اثر اکسید آهن بر آجر های منیزیتی : آجر های منیزیتی مقاومت بسیار خوبی در برابر اکسید آهن از خود نشان می دهند .
اثر اکسید کلسیم بر آجر های منیزیتی : افزودن CaO سبب افزایش درجه دیرگدازی می گردد
تاثیر اکسید منگنز در آجر های منیزیتی : این آجر ها در برابر اکسید منگنز مقاومت بسیار بالایی دارند که درعمل در مورد ذوب فولاد های منگنز دار مشاهده می شوند .


آجر های دولومیتی :
سنگ معدن دولومیت دارای ترکیب شیمیایی MgCO3-CaCO3 می باشد که در صورت تکلیس کامل تبدیل به دولاما با ترکیب شیمیایی MgOCaO می شود دولاما میل ترکیبی زیادی با آب و هیدراته شدن ( با آب ترکیب شدن و هیدروکسید شدن)را دارد که در مقایشه با CaO ضعیف تر و در مقایسه با MgO این میل ترکیبی قوی تر است .
واکنش تکلیس دولومیت به صورت زیر است :
که در دمای 900 درجه سانتیگراد صورت می گیرد همان طور که گفته شد چون این آجر میل ترکیبی زیادی با آب دارد متخلخل بوده و نمی توان به همین حالت در ساخت آجر هی دولومیتی به کار رود .
به این علت این آجر ها را ابتدا باید تثیبت گردد که برای این منظور از مخلوطی شامل دولومیت و سرپنتاین serpentine تحت واکنش زیر استفاده می گردد
باید توجه داشت که واکنش فوق کامل انجام شود و تولید شود
زیرا اگر دی کلسیم سیلیکات تشکیل گردد هنگام سرد کردن تبدیل به نوع گاما می گردد که با 10% انبساط حجمی همراه است این امر سبب خورد و پودر شدن تدریجی آجر مستحکم می گردد و پدیده ی داستینگ dusting ( گرد شدن ) صورت می گیرد ( موادی نظیر آلومینا آکسید کرومیک Cr2O3 اکسید زیرکنیم ZrO می تواند از هیدراته شدن آجر جلوگیری کند .
تولید آجر های دولومیتی :
تولید این آجر ها شامل 4 مرحله می باشد :
1- تهیه مواداولیه : که شامل سه بخش خرد کردن ، دانه بندی و مخلوط کردن می باشد
2- شکل دهی
3- خشک کردن
4- پخت
نکته : مرحله پخت در آجر های دولومیتی مخلوط شده یا قیر حذف می گردد در مرحله ی تهیه مواد اولیه پس از خرد کردن و دانه بندی حدود 4 درصد آب اضافه می گردد عمل شکل دهی با پرس هیدرولیک تحت فشار 15-10 kips صورت می گیرد عمل ترک خوردن می تواند در مرحله ی خشک کردن یا پخت صورت گیرد در عمل اگر خشک کردن در هوای خشک و تمیز صورت گیرد و عمل ترک خوردن کمتر است وعمل پخت در کوره های تونلی در درجه حرارت 1350 تا 1450 حداقل به مدت 24 ساعت صورت می گیرد افزودن منیزیا یا اکسید کرم در عمل شک پذیری را افزایش می دهد و از ترک خوردن جلوگیری می نماید .

[hamid_rahmati2]

کاربردهای آجرهای نسوز



از آجرهای نسوز بدلیل مقاومت حرارتی بالا ، در پوشش درونی کوره‌های صنعتی استفاده می‌شود. آجرهای نسوز انواع مختلفی دارد. باتوجه به نوع ماده استفاده شده در ترکیبات آنها ، گستره‌های مختلفی را تحمل می‌کنند. تا دهه 1960 از کربن و خاک نسوز برای پوشش کوره‌ها استفاده می‌شد، اما امروزه با ساخت انواع آجرهای نسوز از آنها در پوشش داخلی کوره استفاده می‌شود.

آجرهای سیلیسی

قسمت عمده این آجرها را خاک‌های سیلیسی که به کوارتزیت معروف است تشکیل می‌دهد. کوارتزیت شامل 95% SiO2 و به مقدار جزئی Al2O3 ، Fe2O3 ، TiO2 ، K2O و Na2O می‌باشد. از این آجرها در گذشته برای پوشش جدار درونی کوره‌های فولادسازی استفاده می‌شد.

ولی بدلیل رسانایی گرمایی زیاد در نفوذناپذیری در مقابل گازها ، امروزه بیشتر برای پوشش جدار درونی کوره‌های تولید خمیر شیشه در کارخانه‌های شیشه سازی ، کوره‌های کک سازی گازسوز و کوره‌های سرامیک سازی استفاده می‌شود.

آجرهای آلومینیومی

این آجرها ، دارای درصد بالایی از آلومین ( Al2O3) می‌باشند. آنها را از مخلوط کائولن ، بوکسیت و کروندوم که بیش ار 70% آلومین دارد، تهیه می‌کنند دمای پخت این آجرها در حدود 1200 تا 1800 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. آجرهای نسوز آلومینیومی برای پوشش جداره درونی کوره‌های ذوب فولاد مصرف می‌شوند.

در مقابل مواد قلیایی مقاومند، بنابراین از آنها برای پوشش جداره درونی کوره‌های سیمان سازی و شیشه‌سازی هم استفاده می‌شود.



آجرهای نسوز قلیایی

این آجرها شامل اکسید منیزیم (MgO) و SiO2 به فرمول 2MgO SiO2 می‌باشند. برای تهیه اکسید منیزیم ، کربنات منیزیم طبیعی (ماگنزیت) یا دولومیت را در دمای بین 550 درجه سانتی‌گراد تا 1800درجه سانتی‌گراد حرارت می‌دهند. اضافه کردن مقداری Cr2O3 ( اکسید کروم III ) یا Fe2O3 ( اکسید آهن III ) به مخلوط MgO و SiO2 باعث افزایش مقاومت گرمایی آجرهای نسوز قلیایی می‌شود.

از این آجرها برای پوشش جدار درونی کوره‌های باز در فولادسازی ، کوره‌های دوار در کارخانه‌های سیمان سازی و در قسمتهای بالای کوره‌های ذوب شیشه و صنایع فلزات غیرآهنی ، استفاده می‌شود.

آجرهای نسوز ویژه

این آجرها نوع خاصی از آجرهای نسوز هستند و در صنعت برای منظورهای ویژه‌ای کاربرد دارند. این آجرها از ترکیبات فلزات واسطه می‌شوند. متداولترین آجرهای این گروه عبارتند از:

آجر زیرکونیوم

این آجر از سولفات زیرکونیوم طبیعی با افزودن مقدار کمی آلومین به کوارتز تهیه می‌شود. بیشترین کاربرد آن در ساختن کوره ذوب آلومینیوم ، کوره مخزن شیشه مذاب و کوره‌های دارای دمای بالا می‌باشد. همچنین از ذوب سولفات زیرکونیوم با آهک ناخالصی آن به همراه سیلیکات کلسیم جدا می‌شود و می‌توان ZrO2 (اکسید زیرکونیوم) خالص بدست آورد. با افزودن مقدار 5 درصد وزنی از MgO یا CaO ، بلورهای مکعبی آن تشکیل می‌شود.

ZrO2 مقاومت گرمایی بالایی دارد، بهمین دلیل از آن در ساختن بوته‌های ذوب فلز در صنایع ذوب فولاد و در راکتورهای اتمی به عنوان بازتاب دهتده نوترون استفاده می‌شود.

آجر اکسید کروم - کوروندوم

این آجرها دارای 5 تا 10 درصد اکسید کروم I , II و 90 تا 95 اکسید آلومینیوم (Al2O3) هستند و در مقابل مواد قلیایی مقاوم هستند. از این نوع آجر برای ساختن بخش درونی کوره بلند ذوب آهن استفاده می‌شود.

آجرهای اکسید کروم

دارای 95 درصد Cr2O3 می‌باشد. برای تهیه آن از Cr2O3 سنتزی استفاده می‌شود. این نوع آجر در ساختن کوره ذوب خمیر شیشه مخزن در صنعت شیشه‌سازی مصرف دارند

[hamid_rahmati2]