جرم نسوز چیست و چه کاربردهایی دارد؟
جرم نسوز در صنایع متعددی که دارای محیط های بسیار تهاجمی هستند مورد استفاده قرار می گیرند بنابراین ویژگی های شیمیایی ، حرارتی و فیزیکی مورد نیاز برای مواد نسوز زیاد و متنوع است. بر همین اساس تعیین مقادیر فاز کانی شناسی یک پارامتر اساسی برای طراحی ماتریس نسوز جدید است تا به خواص و کیفیت مورد نظر محصول نهایی برسید.
عموماً مواد نسوز برای عموم مردم ، صنایع و مطالعات فنی مرتبط با آن ناشناخته هستند با وجود این واقعیت که از دیرباز بسیاری از مواد نسوز استفاده شده و بر اساس نوآوری های تکنولوژیکی بسیار پیشرفته توسعه یافته اند.
در حقیقت ، دانش آنها برای اکثریت قریب به اتفاق فرآیندهای صنعتی بسیار حیاتی است ، زیرا اکثر محصولاتی که ما روزانه از آنها استفاده می کنیم به طور مستقیم یا غیر مستقیم هنگام تولید مواد اولیه یا اجزای مربوطه به محصولات نسوز نیاز دارند. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.
اهمیت جرم نسوز در صنایع
اهمیت جرم نسوز در صنایع ساختن فولاد ، سیمان ، شیشه ، سرامیک ، بنزین ، فلزات غیر آهنی ، آهک یا محصولات روزانه مانند شکر عملاً غیرممکن است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که صنعت تولید مواد نسوز یک بخش استراتژیک است زیرا برای عملکرد بسیاری از صنایع دیگر ضروری است.
از نظر حجم کاربردهای آنها ممکن است از چند کیلوگرم برای کوره های کوچک تا هزاران تن در واحدهای بزرگ متغیر باشد. نصب آنها نیز یک کار بسیار فنی است مخصوصاً به دلیل شرایط خاص کاربردی آنها. برخلاف آجر نسوز که مهارت های مورد نیاز نصب آنها نسبتاً ساده است ، نصب آسترهای نسوز برای فرآیندهایی که با بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد کار می کنند ، با توجه به نیاز مکانیکی ، حرارتی و شیمیایی بالا ، مستلزم آماده سازی های خاص است.
کاربردهای جرم نسوز
صنعت تولید فولاد یکپارچه: کوره بلند ، بخاری ، مجموعه کوره های کوک ، میکسرهای چدنی ، جرثقیل ملاقه ای ، واگن های قطار ، کوره های برقی.
صنعت فولاد: کوره های الکتریکی ، مبدل ها ، گودال ها ، کوره های گاز زدایی ، کوره های عملیات حرارتی و تصفیه ، کوره های نورد تیرهای تحت فشار و متحرک.
صنعت شیشه: ذوب کوره های شیشه های توخالی و مسطح ، حمام های حلبی ، کوره های آنیل.
صنعت فلزات: کوره های ذوب مس ، کوره های آلومینیومی ، کوره های پخت آند ، کوره های روتینگ پیریت ، کوره های سربی ، برج های ذوب.
صنعت سیمان: کوره های دوار ، مبدل های حرارتی ، هودهای کوره ، خنک کننده های رنده و ماهواره ای.
صنعت ضایعات: کوره های سوزاندن ، کوره های بستر سیال شده برای زباله های شهری و صنعتی ، اتاق های احتراق.
صنعت سرامیک: کوره های تونلی ، کوره های محفظه ای ، واگن.
صنایع پتروشیمی: کوره های بنزینی ، کوره های اتان و فرایندهای مربوطه ، دیگ های بخار ، کوره های ترک خوردگی.
صنایع مختلف: کوره های عمودی شفت ، خشک کن های قند ، ژنراتورهای گاز گرم برای نیروگاه ها ، کوره های قوسی برای ریخته گری ، کوره های عمودی برای آهک ، کوره های دوار برای بخش های کاغذ ، کوره های پخت و دودکش ها
ویژگی های جرم نسوز
در عمل ، یک ماده نسوز را می توان به عنوان ماده ای تعریف کرد که می تواند در دماهای بالا بدون خراب شدن خواص ، اعم از فیزیکی و شیمیایی و همچنین شرایطی که در آن کار می کند در مدت طولانی از نظر اقتصادی سودآور باشد. مواد نسوز را می توان بر اساس معیارهای مختلفی طبقه بندی کرد:
از نظر ویژگی شیمیایی آن:
نشان دهنده ویژگی واکنشی مواد (اسیدی ، خنثی یا اساسی) ، رفتار آن در برابر درجه حرارت بالا و سرباره ها و حمام هایی است که واکنش های شیمیایی در آن انجام می شود.
از نظر ترکیب شیمیایی:
بسته به درصد ترکیبات و افزودنی ها ، گروه ها و زیرگروه ها ایجاد می شود: سیستم های سیلیس ، سیستم های سیلیکا آلومینا ، سیستم های آلومینا ، بر اساس اکسید منیزیم و غیره ، با افزودن کربن ، زیرکون ، کاربید سیلیکون و غیره و همچنین ترکیبی از این فرمول ها و فرمول های خاص.
از نظر ماهیت شیمیایی:
طبقه بندی معتبر برای تحقیق و توسعه محصولات جدید. اکثریت قریب به اتفاق مواد از اکسیدها تشکیل شده است.
از نظر شکل :
این روش برای کاربر نهایی واضح و بدیهی است و در توسعه مهندسی نسوز دقیق برای هر واحد به کار گرفته می شود. مواد را به شکل (آجر و بلوک های پیش ریخته گری) و بدون شکل (بتن/ریخته گری و مواد مختلف مانند عایق محصولات الیاف سرامیکی) تقسیم می کند.
هدف تولید:
آنها مواد را بر اساس محصولات متراکم ، در معرض فرآیند صنعتی و مواد عایق طبقه بندی می کند که ماموریت آنها حفظ گرمای داخل واحد برای کاهش مصرف سوخت و همچنین محافظت از پوشش فلزی واحد در برابر درجه حرارت بالا است.
انواع جرم نسوز
هدف از یک ماده نسوز ، مقاومت در برابر دمای بالای مورد نیاز در کوره ها ، زباله سوزها ، نیروگاه ها و غیره بدون آلودگی سایر مواد و حفظ گرما در ناحیه مورد نیاز است. نسوزهای متراکم سنگین با تخلخل کم اما مقاومت مکانیکی بالایی دارند. دیرگدازهای عایق دارای تخلخل بالاتری هستند که باعث چگالی کمتر و رسانایی حرارتی پایین می شوند. این امر کارایی را افزایش می دهد و میزان انرژی مورد نیاز برای فرایند مورد نظر را کاهش می دهد.
آجر نسوز
متداول ترین شکل نسوزهای متراکم آجر نسوز ساخته شده از سیلیکات آلومینیوم هیدراته با مقدار کمی عناصر دیگر ، همه کاره و نسبتاً ارزان هستند. آجرهای نسوز با محتوای آلومینای بالاتر قادر به عملکرد در دمای بالاتر هستند. دیرگدازها با محتوی ۹۹٪ آلومینا به نام کوراندوم شناخته می شوند و در فرایندهای بیش از ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد مانند ریختن فولاد ، شیشه سازی ، ذوب خاکستر ، سوزاندن و قالب برای ریخته گری ابرآلیاژها استفاده می شوند.
سیلیکات زیرکونیوم
سیلیکات زیرکونیوم جزء اصلی دیرگدازهای زیرکونی است که تا دمای بیش از ۱۷۵۰ درجه سانتی گراد بسیار قوی هستند. از آنها برای ساخت کوره ها و برای ساخت ظروف قوطی در صنایع متالورژی استفاده می شود ، زیرا با فلزات مایع واکنش نشان نمی دهند و در کوره های شیشه ای توسط شیشه مذاب خیس نمی شوند.
دیرگدازهای یکپارچه
دیرگدازهای یکپارچه با شکل و بدون شکل عرضه می شوند تا در محل مورد نظر ریخته ، خرد یا تیرباران شوند. مواد نسوز ریخته گری به عنوان بتن نسوز نیز شناخته می شوند و حاوی سیمان آلومینای بالا هستند. آنها در صنایع آهن و فولاد در اتومبیل های کوره ای ، دیگ های بخار و برای پوشاندن کف ، درها ، دیوارها و سایر سطوح که در آن فرآیندهای درجه حرارت بالا انجام می شود ، استفاده می شود.
ریخته گری های عایق حاوی سنگدانه های سبک مانند ورمیکولیت هستند. آنها ضعیف تر از ریخته گری های استاندارد هستند. نسوزهای پلاستیکی از جنس بلوک هایی ساخته می شوند که می توانند به اندازه دلخواه برش خورده و در جای خود چسبانده شوند. آنها برای تعمیر آسترهای آجری یا یکپارچه طراحی شده اند و همچنین در ملاقه و لباسشویی استفاده می شوند.
دیرگدازهای یکپارچه
آجرهای عایق حرارتی از خشت های نسوز با آلومینای اضافی ، به دلیل خواص نسوز آن و پرکننده های آلی ساخته شده است که در حین شلیک می سوزد تا یک آجر سبک و متخلخل باقی می ماند. آجرها با توجه به درجه حرارتی که می توانند تحمل کنند درجه بندی می شوند و برای آستر کوره ها و پاتیل ها یا عایق ثانویه ، آسترهای دودکش ، در چاله های خیساندن و اتاق های راکتور و سایر موارد استفاده می شوند.
الیاف سرامیکی نسوز
الیاف سرامیکی نسوز ، همچنین به عنوان پشم سیلیکات آلومینا شناخته می شود که نوعی پشم عایق با درجه حرارت بالا است. از ترکیب دی اکسید آلومینیوم ذوب شده و دی اکسید سیلیکون ، این الیاف به صورت پتو ، کاغذ ، طناب ، تخته و ماژول های بلوکی ساخته می شوند.
این محصولات سبک با هدایت حرارتی پایین و مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی هستند. از محصولات الیاف سرامیکی برای عایق کاری در دیگ ها و کوره ها ، ماشین های کوره ، در روکش کوره های شیشه ای و اطراف اتصالات انبساطی ، برای ایجاد مهر و موم در اطراف درهای کوره و به عنوان آستری برای اصلاح و پیرولیز در صنعت پتروشیمی استفاده می شود.
طبقه بندی جرم نسوز
طبقه بندی مواد نسوز بر اساس دو معیار متفاوت است: خواص شیمیایی و خواص فیزیکی . در ابتدا ، اجازه دهید مواد نسوز را از نظر خواص شیمیایی آنها بررسی کنیم.
نسوزهای اسیدی
نسوزهای اسیدی به مواد اسیدی حساس نیستند ، اما به راحتی تحت تأثیر ترکیبات قلیایی قرار می گیرند. این مواد از ترکیبات اسیدی مانند Al2O3 (رس) و SiO2 (سیلیس) تشکیل شده است. واکنشگرهایی که می توانند هم آلومینا و هم سیلیس را مورد حمله قرار دهند ، گازهای فلورینه ، اسید هیدروفلوریک و اسید فسفریک هستند.
نسوزهای بازی
نسوزهای بازی در برابر مواد قلیایی مقاوم هستند اما با اسیدها واکنش نشان می دهند. آنها در جاهایی که سرباره و جو قلیایی وجود دارد، استفاده می شوند.
مواد نسوز اولیه عبارتند از: محصولات منیزیا ، مواد منیزیم-کلسیم ، منیزیت-دولومیت ، دولومیت ، دولومیت-کلسیم و محصولات کلسیم ، منیزیت-فورستریت ، فورستریت ، فورستریت-کرومیت ، منیزیت-آلیت.
نسوزهای خنثی
آنها در مناطقی که سرباره و جو اسیدی یا قلیایی است، استفاده می شوند و از نظر شیمیایی در حضور اسیدها و بازها پایدار هستند. ترکیبات خام اولیه مورد استفاده آلومینا (Al2O3) ، اکسید کروم (Cr2O3) و کربن است.
همانطور که اشاره کردیم ، مواد مقاوم در برابر حرارت نیز بر اساس روش تولید طبقه بندی می شوند. ما می توانیم فرایند پرس خشک ، قالب گیری ذوب شده ، قالب گیری دستی ، شکل گرفته (معمولی ، شلیک شده یا شیمیایی) ، بدون شکل (یکپارچه-پلاستیک ، جرم ضربه و تیراندازی ، قالب های ریخته گری ، ملات ها ، سیمان های ارتعاشی خشک) و خشک بدون شکل مواد نسوز را تشخیص دهیم. این معیار را می توان بر اساس شکل محصول با خواص فیزیکی مقایسه کرد.
انوع مواد نسوز و کاربردهای آنها
مواد نسوز عموماً به مواد غیر فلزی غیر آلی با درجه نسوز ۱۵۸۰۰ درجه سانتی گراد یا بالاتر اشاره دارند. مواد نسوز شامل سنگ معدن طبیعی و محصولات مختلف ساخته شده توسط اهداف و نیازهای خاص از طریق فرایندهای خاص است که دارای ویژگی های مکانیکی درجه حرارت بالا و ثبات حجم خوبی هستند. آنها مواد لازم برای تجهیزات مختلف با درجه حرارت بالا هستند.
محصولات نسوز پخته شده
محصولات نسوز پخته شده ، مواد نسوزی هستند که از طریق ورز دادن ، قالب گیری ، خشک شدن و پخت با درجه حرارت بالا از مواد اولیه نسوز دانه ای و پودری و اتصال دهنده ها بدست می آیند.
محصولات نسوز پخته نشده
محصولات نسوز پخته نشده مواد نسوزی هستند كه از مواد نسوز گرانولی و پودر شده و مواد اتصال دهنده مناسب ساخته شده اند ولی مستقيماً بدون احتراق استفاده می شوند.
مواد نسوز ویژه
نسوز ویژه نوعی ماده نسوز با خواص ویژه است که از یک یا چند اکسید با نقطه ذوب بالا ، غیر اکسیدهای نسوز و کربن ساخته شده است.
نسوز یکپارچه (بتن نسوز)
مواد نسوز یکپارچه به مواد نسوز با درجه بندی مناسب مواد اولیه نسوز دانه ای ، پودری ، مواد اتصال دهنده و افزودنی های مختلف که در دمای بالا پخته نمی شوند اشاره می کنند و مستقیماً پس از مخلوط کردن ، قالب گیری و سرخ شدن مواد مورد استفاده قرار می گیرند.
مواد نسوز عملکردی
مواد نسوز عملکردی ، مواد نسوز پخته شده یا غیر نسوزی هستند که با مواد اولیه نسوز دانه بندی شده ، پودر شده و مواد اتصال دهنده ترکیب شده و شکل خاصی را تشکیل می دهند و کاربردهای ذوب خاصی دارند.
آجر سفالی
آجرهای سفالی مواد نسوز سیلیکات آلومینیوم هستند که از مولیت ، فاز شیشه ای و کریستوبالیت با محتوای AL203 از ۳۰ تا ۴۸ درصد تشکیل شده اند. آجرهای سفالی یک ماده نسوز پرکاربرد هستند. آنها اغلب در کوره های بنایی ، اجاق گازهای داغ ، کوره های شیشه ای ، کوره های دوار و غیره استفاده می شوند.
آجرهای آلومینیا بالا
آجرهای آلومینای بالا به مواد نسوز با محتوای AL3 بیش از ۴۸ refer اشاره دارند که عمدتا از کوراندوم ، مولیت و شیشه تشکیل شده است. کاربردهای آجرهای آلومینای بالا عمدتا در صنعت متالورژی برای ساخت دوشاخه و نازل کوره بلند ، کوره هوای گرم ، سقف کوره الکتریکی ، طبل فولادی و غیره استفاده می شود.
آجر سیلیکون
محتوای Si02 آجر سیلیکون بیش از ۹۳ است که عمدتا از کوارتز فسفر ، کریستوبالیت ، کوارتز باقی مانده و شیشه تشکیل شده است. آجرهای سیلیکونی عمدتاً برای ساخت دیوارهای جداکننده اتاقک های کربن سازی و احتراق کوره کک ، محفظه های ذخیره سازی حرارت دهانه باز ، قطعات تحمل گرمای بالای اجاق گازهای داغ و طاق های دیگر کوره های با درجه حرارت بالا استفاده می شود.
آجر منیزیم
آجرهای منیزیم مواد نسوز قلیایی هستند که از منیزیم پخته شده یا منیزیم ذوب شده به عنوان مواد اولیه ساخته می شوند که به صورت پرس قالب گیری و پخت می شوند. آجرهای منیزیم عمدتاً در کوره های دیواری باز ، کوره های برقی و کوره های آهن مخلوط استفاده می شوند.
آجر کوراندوم
آجر کوراندوم به مواد نسوز با محتوای آلومینا ≥ ۹۰ and و فوندینگ به عنوان فاز اصلی اشاره دارد. آجر کوراندوم عمدتا در کوره های بلند ، اجاق گازهای داغ ، تصفیه خارج کوره و نازل های کشویی استفاده می شود.
مواد خمیری
منظور از ماده خمیری یا قوام دهنده ماده فله ای است که با روش قوسی قوی تشکیل شده است که از مقدار ویژه ای مواد نسوز ، چسباننده و یک افزودنی تشکیل شده است. این ترکیبات عمدتا برای پوشش کلی کوره های مختلف صنعتی مانند ته کوره های دیواری باز ، ته کوره های برقی ، روکش کوره های القایی ، روکش ملاقه ، ضربه زدن از طریق و غیره استفاده می شود.
پلاستیک نسوز
مواد نسوز پلاستیکی، مواد نسوز آمورفی هستند که در دراز مدت پلاستیسیته خوبی دارند. این ماده دارای درجه خاصی از نسوز ، اتصال دهنده، نرم کننده ، آب و افزودنی است. پلاستیک نسوز را می توان در کوره های مختلف گرمایش ، کوره های خیساندن ، کوره های آنیل و کوره های پخت استفاده کرد.
مواد ریخته گری
مواد ریخته گری نوعی نسوز با سیالیت خوب است که برای ریختن قالب مناسب هستند و مخلوطی از سنگدانه ، پودر ، سیمان ، افزودنی و غیره است. مواد ریخته گری بیشتر در کوره های مختلف صنعتی استفاده می شود و جزء پرکاربردترین ماده نسوز یکپارچه است.
فواید و مزایای استفاده از مواد نسوز
علاوه بر نقاط ذوب بالا ، فلزات نسوز همچنین دارای مزایای دیگری مانند مقاومت در برابر خوردگی بالا ، هدایت حرارتی و هدایت الکتریکی عالی ، سختی بالا در دمای اتاق ، ظرفیت حرارتی پایین و مقاومت شدید در برابر تغییر شکل هستند.
فلزات نسوز به دلیل ویژگی های مطلوب به طور معمول با فلزات دیگر برای کاربردهای تهاجمی ، سخت و با کارایی بالا آلیاژ می شوند. به عنوان مثال ، تنگستن که دارای بالاترین نقطه ذوب در بین تمام فلزات نسوز است در مواردی که مقاومت در برابر درجه حرارت بالا مورد نیاز است ، مفید است.
رشته های سیم تنگستن در اکثر تجهیزات روشنایی رشته ای خانگی و لامپ های قوس صنعتی استفاده می شود. این فلز همچنین در جوشکاری قوس تنگستن گازی (GTAW) و برای الکترودهای دائمی و یکبار مصرف استفاده می شود. تنگستن و مولیبدن نیز دارای ظرفیت های حرارتی نسبتاً پایینی هستند و در برابر شیشه های مذاب و کوارتز بسیار مقاوم هستند و آنها را برای قالب های کوره ، غلتک و تکیه گاه ایده آل می کند.
بهتر است بدانید:
یکی دیگر از مزایای اساسی فلزات نسوز ، توانایی آنها در بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی آلیاژهای فلزی است. تانتالوم ، یکی از مقاوم ترین فلزات نسوز مقاوم در برابر خوردگی ، می تواند با سایر فلزات ترکیب شود تا مقاومت خوردگی آلیاژ حاصل را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.
بسیاری از ابزارها در زمینه های پزشکی و جراحی باید در همه زمان ها باید در برابر سایش و عاری از آلودگی مقاوم باشند. بنابراین ، آلیاژهای فلزی با مقادیر نسبتاً کمی تانتالوم (و همچنین کروم) به دلیل مقاومت در برابر خوردگی در محیط های اسیدی ترجیح داده می شوند.
خنثی بودن تانتالوم و دیگر فلزات نسوز نیز به دلیل خنثی بودن از نظر شیمیایی و سازگاری زیستی در بخش پزشکی بسیار مهم است ، یعنی این فلزات در معرض مایعات بدن ، محصولات سمی تولید نمی کنند و واکنش های ایمونولوژیکی نامطلوبی ایجاد نمی کنند.
سایر خواص مفید مواد نسوز (سختی ، مقاومت در برابر تغییر شکل ، هدایت الکتریکی و غیره) را می توان با ترکیب آنها به سایر فلزات منتقل کرد. این مسئله اجازه می دهد تا آلیاژ به دست آمده در کاربردها یا محیط هایی استفاده شود که استفاده از فلزات استاندارد غیر ممکن یا غیر عملی است.
قیمت خرید و فروش جرم نسوز
همانطور که در قسمت های فوق مشاهده کردید مواد نسوز بر اساس کاربرد مورد نظر انواع مختلفی دارند و به همین جهت با قیمت های مختلفی ارائه می شوند. شما می توانید انواع این محصولات را از فروشگاه های مصالح ساختمانی یا به صورت آنلاین خریداری کنید.
