مواد نسوز کسری آلومینای ذوب شده سفید

آلومینای سفید ذوب شده چیست؟

آلومینای سفید ذوب‌شده یک ماده معدنی مصنوعی و فوق خالص است که با ذوب آلومینای با خلوص بالا (Al₂O₃) در کوره قوس الکتریکی در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد تولید می‌شود. ماده اولیه معمولاً آلومینای کلسینه شده است، پودری که از طریق فرآیند بایر از بوکسیت مشتق می‌شود.

عنوان «سفید» از خلوص بالای آن (معمولاً  ۹۹.۰٪ تا ۹۹.۵٪ Al₂O3 ) ناشی می‌شود که به آن ظاهری سفید یا کریستالی می‌دهد و آن را از آلومینای ذوب‌شده قهوه‌ای (که حاوی ناخالصی‌هایی مانند سیلیس و تیتانیا است) متمایز می‌کند.

خواص کلیدی به عنوان یک ماده نسوز

ارزش WFA در کاربردهای نسوز ناشی از ترکیب استثنایی خواص فیزیکی و شیمیایی آن است:

1. خلوص بالا و بی‌اثری شیمیایی:

   • با حداقل ناخالصی‌ها (SiO₂، Fe₂O₃ کم و غیره)، در برابر حمله سرباره‌ها، اسیدها و قلیاها بسیار مقاوم است. این امر باعث می‌شود که در محیط‌های شیمیایی سخت پایدار باشد.

2. دیرگدازی بالا:

   • این ماده نقطه ذوب بسیار بالایی در حدود  2050 درجه سانتیگراد دارد . این امر به آن اجازه می‌دهد تا در برابر دماهای کاری بسیار بالا بدون نرم شدن یا تغییر شکل مقاومت کند.

3. استحکام مکانیکی و سختی عالی:

   • WFA بسیار سخت است (9 در مقیاس موهس، درست زیر الماس). این ویژگی به نسوزهای ساخته شده از آن، استحکام خردایش سرد بالا و مقاومت عالی در برابر سایش و فرسایش می‌دهد.

4. پایداری حجمی خوب:

   • ضریب انبساط حرارتی پایینی دارد و دچار تبدیل فازی که باعث تغییرات حجمی قابل توجه در اثر گرم و سرد شدن مکرر می‌شود، نمی‌شود. این امر منجر به مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر پوسته پوسته شدن می‌شود.

5. تخلخل کنترل‌شده (در محصولات شکل‌دار):

   • هنگامی که به عنوان سنگدانه در آجرها و جرم‌های ریختنی استفاده می‌شود، امکان فرمولاسیون ساختارهای دیرگداز متراکم و قوی با تخلخل بهینه برای عملکرد را فراهم می‌کند.

ترکیب فیزیکی و شیمیایی

چگونه در نسوزها استفاده می‌شود؟

WFA به ندرت به عنوان یک بلوک یکپارچه استفاده می‌شود. در عوض، به اشکال مختلف فرآوری شده و به عنوان سنگدانه یا دانه اصلی در محصولات نسوز استفاده می‌شود.

۱. دانه‌ها و پودرهای نسوز

این رایج‌ترین شکل است. WFA خرد شده، غربال شده و در محدوده دقیقی از اندازه ذرات آسیاب می‌شود:

• سنگدانه‌های درشت:  (مثلاً 0-1 میلی‌متر، 1-3 میلی‌متر، 3-5 میلی‌متر) اسکلت ساختاری دیرگدازهای شکل‌دار و بدون شکل را تشکیل می‌دهند.

• پودرهای ریز:  (مثلاً، -200 مش، -325 مش) فضاهای خالی بین سنگدانه‌های درشت را پر می‌کنند و یک ماتریس متراکم ایجاد می‌کنند.

• آرد/میکرو پودرها:  در سرامیک‌های پیشرفته و جرم‌های ریختنی با کارایی بالا استفاده می‌شود.

۲. نسوزهای شکل‌دار (آجرها و اشکال)

دانه‌های WFA با چسب‌ها (و گاهی اوقات سایر افزودنی‌ها) مخلوط شده و به شکل آجر یا اشکال خاص فشرده می‌شوند، که سپس در دماهای بالا پخته می‌شوند.

• آجرهای WFA:  در بحرانی‌ترین قسمت‌های کوره‌های با دمای بالا استفاده می‌شوند.

۳. نسوزهای شکل نیافته (یکپارچه)

اینها بدون پیش‌گرمایش در محل نصب می‌شوند. WFA عامل کلیدی در موارد زیر است:

• مواد ریختنی:  مخلوط‌های خشکی که با آب مخلوط شده و در محل مورد نظر ریخته/ویبره می‌شوند.

• پلاستیک‌ها:  موادی شبیه به خاک رس و قابل قالب‌گیری که در جای خود کوبیده می‌شوند.

• مخلوط‌های پاششی:  مخلوط‌های پاششی برای آسترکاری یا تعمیر کوره‌ها.

• مخلوط‌های کوبیدنی:  برای فشرده‌سازی در مناطق خاص مانند کف کوره استفاده می‌شود.

کاربردهای رایج

به دلیل خواص برتر، نسوزهای WFA در فرآیندهای صنعتی با دمای بالا و دشوار استفاده می‌شوند:

• صنعت فولاد:

  • آستر ملاقه (مخصوصاً آسترهای مخصوص کار).

  • صفحات دروازه کشویی و بلوک‌های چاه.

  • روکش‌ها و مبلمان تاندیش.

  • مناطقی در کوره‌های قوس الکتریکی و کوره‌های بلند که در معرض سایش شدید هستند.

• صنعت پتروشیمی:

  • پوشش داخلی واحدهای کراکینگ کاتالیزوری در پالایشگاه‌های نفت.

  • رفورمرها و سایر راکتورهای با دمای بالا.

• صنعت سرامیک و شیشه:

  • لوازم کوره (قفسه‌ها، پایه‌ها) برای پخت سرامیک‌های فنی، چینی بهداشتی و چینی‌آلات چینی.

  • چکرها و ری‌ژنراتورها در کوره‌های ذوب شیشه.

  • پوشش مخازن شیشه ای.

• فلزات غیر آهنی:

  • پوشش داخلی کوره‌های نگهداری و ذوب آلومینیوم.

  • کوره‌های فرآوری مس، روی و سایر فلزات.

• صنعت سیمان و آهک:

  • پوشش‌های ناحیه احتراق و ناحیه انتقال در کوره‌های دوار.

• زباله‌سوزها و کارخانه‌های تبدیل زباله به انرژی:

  • در برابر گازهای خورنده دودکش و خاکسترهای ساینده مقاومت می‌کند.