جستجو در تالارهای گفتگو

دیر گدازها مواد دیرگداز یا نسوز به مواد طبیعی یا مصنوعی گفته می شود که در حرارتهای زیاد(بیش از 1000 درجه سانتی گراد ) دارای مقاومت حرارتی، مکانیکی، شیمیایی و سایشی خوبی باشند . مواد دیرگداز عموماً غیر فلزی هستند . برخی از عناصر دارای خاصیت دیرگدازی بوده و وقتی در ترکیب کانیها شرکت می کنند کانیها را به مواد دیرگداز و نسوز تبدیل می کنند. برخی از این عناصر عبارتند از : آلومینیم، زیرکنیم، منیزیم، کرم،سیلیسیم، تانتالیم، لانتانیم، توریم و برلیم مواد ديرگداز (Refractories Material) مواد ديرگداز مواد داراي مقاومت حرارتي هستند که در دماهاي بالا پايدار هستند و خواص فيزيکي و شيميايي شان در اين دماها حفظ مي گردد. مواد ديرگداز گران بها هستند و هرگونه خرابي در اين مواد باعث افزايش زمان توليد،از بين رفتن ادوات و در برخي مواقع باعث از بين رفتن محصول مي گردد. نوع ديرگداز مصرفي بر روي ميزان مصرف انرژي و کيفيت محصول تأثير مي گذارد. بنابراين انتخاب نوع ديرگداز براي کاربردهاي معين بسيار مهم مي باشد. ديرگدازها همچنين براي فرآيند ايمن در توليد مواد ضروري است. نبايد براي پرسنل خط توليد و کساني که آنها را نصب مي کنند،شرايط خطرناک ايجاد کنند. ضمناً ديرگدازها نبايد در شرايط استفاده شدن و هم پس از اينکه به صورت زباله صنعتي در مي آيند،موجب آلودگي زيست محيطي شوند. در اين مقاله نوع و خواص ديرگدازها را مورد بررسي قرار مي دهيم. ديرگداز چيست ؟ ديرگدازها مواد غيرآلي، غير فلزي و مقاوم در برابر حرارت هستند که اين مواد مي توانند در مقابل عوامل ساينده و يا خورنده در دماهاي بالا مقاومت کنند. اين عوامل خورنده و يا ساينده مي توانند در حالت جامد، مايع و يا گاز باشند. به خاطر وجود شرايط متنوع محيطي، انواع متنوعي از ديرگدازها با خواص متفاوت ساخته شده اند. ديرگدازها از مواد پخته شده، مواد شيميايي و انواع چسب هاي کربني(بايندرهاي کربني) تشکيل شده اند. اين مواد داراي گستره شيميايي متنوع هستند و داراي اشکال مختلفي نيز هستند. (ترکيب شيميايي و اشکال استفاده از ديرگدازها بر اساس کاربردهاي گوناگون آنها تعيين مي شود)

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 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 فیلت رمي شود تا درصد اجزاي جامد موجود در داخل آن افزايش يابد. ماده ي بيرون آمده از دستگاه فیلت ر ، کيک فیلت ر (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 فیلت ر 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.

ديرگدازها چگونه دسته بندي مي شوند؟ ديرگدازها را مي توان براساس ترکيب شيميايي وروش توليد يا شکل فيزيکيشان دسته بندي کرد.علاوه براين تقسيم بندي ها، ديرگدازها را براساس کاربرد نيز مي توان طبقه بندي کرد مثلاً ديرگدازهاي کوره بلند (blast furnace refractories) . اين ديرگدازها به طور مداوم مورد تجديد نظر قرار مي گيرند وتغيير مي کنند. درزير برخي از طبقه بندي هاي ديرگداز آورده شده است : طبقه بندي ديرگدازها براساس ترکيب شيميايي از نقطه نظر شيميايي ، مواد ديرگداز به سه دسته تقسيم بندي مي شوند که عباتنداز: 1)ديرگدازهاي اسيدي 2)ديرگدازهاي بازي 3)ديرگدازهاي خنثي ديرگدازهاي اسيدي : اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره اسيدي هستند.اين ديرگدازها دربرابر اسيدي ها مقاوم اند ولي دربرابر حمله ي مواد قليايي ضعيف هستند.ماده ي اوليّه ي عمده ي اين گروه از ديرگدازها برگروه RO2 (مانند سيليس) (Sio2)، زير کونيا (Zro) و رس آلومينا سيليکاتي (Al2o3. 2zio2.2H2o) متعلق هستند. ديرگدازهاي خنثي : اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که سرباره و اتمسفر وضعيت معيني ندارند و گاهاً بازي يا اسيدي است. اين ديرگدازها در مقابل عوامل اسيدي و بازي پايدارند. مواد اوليّه ي عمده ي اين ديرگدازها به گروه R2O3 تعلق دارد. البته ترکيب شيميايي ديرگدازهاي خنثي تنها به گروه R2O3 محدود نمي شود ، مثال هاي معمولي از اين مواد عبارتند از : آلومينا (Al2o3) اکسيد کروم (cr2o3) و کربن © ديرگدازهاي بازي : اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره هستند. اين ديرگدازها در برابر بازها مقاومند ولي با اسيد واکنش مي دهند. مواد اوليّه ي عمده دراين گروه از ديرگدازها به گروه RO متعلق هستند. اکسيد منيزيم (Mgo) متداولترين مثال از اين ديرگدازهاست. مثال هاي ديگر از اين ديرگدازها عبارتند از : ديرگدازهاي دولوميتي و ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي (chrome - magnesite) . ديرگدازهاي بازي بسيار مشهورند زيرا اين ديرگدازها مقاومت به خوردگي خوبي دربرابر سرباره هاي بازي وگرد وغبار شيميايي در دماهاي بالا دارند.برخي از گروه هاي ديرگدازهاي بازي توسعه يافته اند که داراي مقاومت عالي دربرابر سرباره هاي اسيدي نيز هستند. الف) اکسيد منيزيم (mgo) يک اکسيد فلزي دوتايي از منيزيم است .اين اکسيد درهنگامي که خلوص بالايي داشته باشد داراي دماي ديرگدازي بالايي است .مينرال اکسيد منيزيم پريکلاژ (periclase) ناميده مي شود.ناخالصي هايي که در اکسيد منيزيم طبيعي وسنگ معدن کرم دار وجود دارد موجب مي شود تا ترکيبي با دماي ذوب پايين ايجاد شود،که ديرگدازي را بسيار کاهش مي دهد. ب) ترکيبات منيزيا-کروميت داراي استحکام مکانيکي خوبي است ودر دماي بسيار بالا، پايداري ابعادي خوبي نيز دارد. ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي مقاومت به خوردگي خوبي در برابر سرباره هاي بازي دارند وبراي صنايع فولاد ومس مناسب مي باشند. ترکيبات منيزيا-کروميت داراي انبساط حرارتي پايين تري نسبت به ترکيبات داراي مقادير بالاي اکسيد منيزيم هستند. ج) ترکيبات با خلوص بالا و بدون کروم از اکسيد منيزيم که از آب درياها وآب شور بدست مي آيند داراي بيشترين ديرگدازي هستند ودر مقابل اکسيد آهن نيز از خود مقاومت نشان مي دهند د) ترکيبات کربن -منيزيا داراي 5-35% کربن هستند.کربن افزوده شده به اين ديرگدازها از افزودن گرافيت ورقه اي طبيعي حاصل مي شود ديرگدازهاي کربن -منيزيايي مقاومت بسيار بالايي دربرابر سرباره هاي فولاد سازي دارند. از لحاظ تئوري ، ديرگدازهاي اسيدي نبايد درتماس مستقيم با سرباره هاي بازي، گازها ويا گرد وغبار بازي قرارگيرد.درحالي که ديرگدازهاي بازي بهترين گزينه براي استفاده شدن درمحيط هاي بازي هستند.در واقع به خاطر دلايل مختلف، اين قوانين تئوريک اغلباً شکسته مي شوند .از اين رو، طبقه بندي شيميايي ديرگدازها عمدتاً تقسيم بندي آکادميک است وتنها به ما کمک مي کند تا کاربردهاي واقعي ديرگدازها را بفهميم.همچنين وجود ديرگدازي که واقعاً خنثي باشد، ممکن است شک برانگيز باشد. طبقه بندي براساس روش توليد ديرگدازها مي توانند به يکي از روش هاي زير توليد شوند. 1) روش پرس خشک (Dry Dress Process) 2) ريخته گري مذاب (fused Cast) 3) قالبگيري دستي (hand Moldes) 4) شکل دهي پخته شده ، خام و يا بايندر شيميايي 5) بي شکل(مونوليتيک -پلاستيک-جرم هاي کوبيدني -تزريقي - قابل قالب گيري و اسپري شونده) منبع راسخون