الحراريات غبار الفحم

تتطلب العمليات الانكسارية أفضل المواد أداءً - مثل تلك التي تم توفيرها من قبل Pegmatite الأفريقية - بما في ذلك الجمرة الخبيثة المطحونة على أعلى مستوى من الجودة ، مما يوفر تنوعًا وأداء عبر مجموعة واسعة من تطبيقات ارتفاع درجة الحرارة والطلب العالي.

غبار الفحم، أو مسحوق anthracite، هو مادة غير مكلفة نسبيا ومفيدة في مجموعة متنوعة من
البيئات الحرارية
مثل عنصر في الطوب النار وتطبيقات الصب من نوع greensand. وفي بعض حالات الاستخدام، يكون غبار الفحم مضحيًا، حيث توفر منتجات الاحتراق في كثير من الأحيان خصائص مرغوبة. وبالمقارنة مع أنواع الفحم الأخرى، مثل الفحم الليغنيت أو القارومي، فإن الأنثراسيت تحترق بشكل نظيف نسبيا؛ الحد من المخاطر الصحية التي يتعرض لها عمال المصانع ووجود صورة بيئية أفضل قليلاً. غالبًا ما يتم استخدام الترددات الحرارية من نوع الكربون في تقليل البيئات(1). من حيث التصنيف الانكساري، يمكن تجميع غبار الانثراسيت/الفحم تحت الفئة "المحايدة"، أي أنه لا يملك القدرة على التفاعل مع مواد أخرى (مثل المعادن المنصهرة) بطريقة مؤكسدة أو اختزالية - وهذا يجعلها مرشحًا مثاليًا كمكون مادة انكسارية في العديد من البيئات. تخضع لصفحات أخرى على هذا الموقع، الجمرة الخبيثة المكرونة أيضا خصائص الانكسار، ويتم التعامل معها على تلك الصفحات.

غبار الفحم في الطوب الحراري

الطوب الحراري - المعروف أيضًا باسم لبنة النار - هو واحد يحتوي على قوة فيزيائية وكيميائية عالية وبنية عالية في درجات حرارة مرتفعة بشكل كبير ، دون تكسير. وهي تستخدم لخط الأفران والأفران، وتوفير العزل والحماية للهيكل الخارجي لغرفة التدفئة. وقد استُخدمت الطوب الحراري المحتوي على الكربون، مثل تلك التي
تحتوي على غبار الفحم،
على نطاق واسع في صناعة الحديد والصلب بسبب قدرتها على التكيف ومرونتها(2).

وقد استخدم غبار الفحم كمادة مضافة في إنتاج الطوب الحراري لما يقرب من مائة عام (3). في واحدة غالبا يستشهد العمل (4), في الغالب الطين القائم على الطوب النار مع كميات متفاوتة من غبار الفحم, في أحجام طحن مختلفة, أدلى. وفي جميع الحالات، لوحظت مستويات عالية من العزل الحراري. وخلص المؤلفون إلى أن الموصلية الحرارية انخفضت في حين زادت قوة الضغط ومستويات المسامية مع زيادة إجمالية في النسبة المئوية لغبار الفحم المستخدم. وفيما يتعلق بحجم الطحن، وجد أنه مع طحن أدق (جزيئات أصغر)، زادت قوة الضغط ومستويات المسامية، في حين انخفضت الموصلية الحرارية. وبطبيعة الحال، فإن التوازن بين الموصلية الحرارية وقوة الضغط هي المفتاح لفايربريك ناجحة. المسامية تساهم في العزل الحراري، كما الهواء هو موصل درجة الحرارة الفقراء (5)، على الرغم من أن المؤلفين لاحظ أن المستويات الزائدة من المسامية يمكن أن تسهم في عدم وجود خصائص القوة الميكانيكية. وتراوحت النسبة المئوية لتكوين الفحم بين 38 و68، وتراوح حجم الطحن بين 20 و 500 ميكرومتر. وبحثت دراسة أخرى نفس المسألة، وإن كان ذلك مع انخفاض النسبة المئوية لغبار الفحم (5 إلى 20 حسب الكتلة)، ذكر المؤلفون أنه مع زيادة محتوى الفحم زادت القوة الميكانيكية وتقل الموصلية الحرارية(6).

ترتبط المسامية بشكل مباشر بنفاذية، ويذكر أن نفاذية هو العامل الحاكم في طول عمر المواد الحرارية(7). يتم إنشاء المسامية عن طريق احتراق المواد المضافة إلى المواد الرئيسية التي تشكل الطوب (8). يتم إنشاء المسام بعد أن تحترق المادة ، ويرتبط شكل المسام بهوية المادة (9) ، في عملية تعرف باسم "الإرهاق". عندما يحترق غبار الفحم، فإنه عادة ما يترك شكل المسام التي كروية (10). الموصلية الحرارية - وبالتالي فعالية كالحراريات - يعتمد أيضا على شكل المسام، بالإضافة إلى المستويات الإجمالية من المسامية (11). وكقاعدة عامة ، كلما كان حجم الجسيمات الأكبر للمضاف ، كلما كان حجم المسام أكبر.

ويستخدم غبار الفحم كمادة مضافة في إنتاج الطوب مستقرة حراريا للغاية من الطين الطين الأحمر في البلدان النامية (12)، مع مستويات عالية من قوة الضغط والمسامية، وانخفاض احتباس الماء.

بالإضافة إلى غبار الفحم، تم استخدام نفايات رماد الفحم من محطات الطاقة الحرارية في تصنيع الطوب التقليدي والحراري (13)، مع أداء مماثل للطوب المتاحة تجاريا. وقد أفيد بأن تصنيع الطوب من غبار الفحم ورماد الفحم هو طريقة أكثر بيئيا للإنتاج (14) لأنه يقلل من النفايات/إعادة استخدامها.

مع أداء مماثل للطوب المتاحة تجاريا. وقد أفيد بأن تصنيع الطوب من غبار الفحم ورماد الفحم هو طريقة أكثر بيئيا للإنتاج (14) لأنه يقلل من النفايات/إعادة استخدامها.

بطانات الانكسار و Dust/Anthracite

بالإضافة إلى شكل الطوب ، يمكن استخدام غبار الجمرة الخبيثة / الفحم كجزء من البطانات الحرارية - في الحالات التي تكون فيها جزءًا من بنية متجانسة ، على سبيل المثال. بطانات الكربونية من الأواني لصهر الألومنيوم كانت شعبية لبعض الوقت (15)، مع مجموعات من الجمرة الخبيثة وفحم الكوك / الجمرة الخبيثة العثور على استخدام. Anthracite والغبار الفحم المستمدة من بطانات متجانسة من المستحسن نظرا لمحتواها الرماد المنخفض والاستقرار على المدى الطويل. وعلاوة على ذلك، تم إنتاج الكاثود المستخدمة في مرحلة التحليل الكهربائي في مجال إنتاج الألمنيوم، التي تحتوي على ما يصل إلى 45 من الأنثرات الكلسية؛ مع الحفاظ على الاستقرار في درجة حرارة عالية وعدم فقدان الموصلية الكهربائية. بالإضافة إلى إعدادات بطانة وعاء أكثر تقليدية تضمن عقد المعدن المنصهر في درجة حرارة ثابتة (16).

وفيما يتعلق بطانات الانكسار لإنتاج الحديد والصلب، في فرن الانفجار، تم استخدام متجانس الشفاء يضم 80 الجمرة الخبيثة (17). ومن الأهمية بمكان أن يتم اصطف فرن الانفجار مع الانكسار فعالة وطويلة الأمد وذلك لضمان الإنتاج المستدام ة وموثوق بها (18). في فرن الانفجار الحديث ، يتركز التآكل إلى البطانة بشكل خاص في الجزء السفلي من الغرفة ، الموقد. هنا ، فإن معدل تدفق المعدن السائل مرتفع ، مما يعني الاضطراب ومستوى غير متساو من التآكل عبر البطانة. أثبتت الارتصاج المبنية على الأنثراسيت قيمتها مع مستويات عالية من المقاومة لدرجة الحرارة ، حتى تصل إلى دورات تسخين متعددة تتجاوز 1000 درجة مئوية ، واختبار الصدمات الحرارية ، واختبار المقاومة الكيميائية والأكسدة. في هذه الحالة، يتم تقدير الأنثراسيت متجانسة لاستقرار حجمها السائبة (19). بطانات الكربون الحرارية من أفران الانفجار عادة ما تكون على نحو 700 إلى 750 ملم سميكة، مع أطوال حوالي 2 متر (20).

النظر في خدمة طويلة الأجل من بطانة معينة، لا توجد مواد محصنة من الفشل. بشكل عام ، كلما كانت دورات التدفئة والتبريد أكثر ، كلما فشلت الحرارة بسرعة. ومع ذلك، يلاحظ أن الانكسار الأكثر هشاشة سيفشل في وقت أقرب؛ ومن المعروف غبار الفحم / الانكسارات anthracite ليونة النسبية (21). الجدير بالذكر هو حجم المسام التي تواجه الخارج في أي الحراري القائم على الكربون; إذا كان حجم المسام كبيرًا جدًا ، فيمكن جمع كميات صغيرة من المعدن المنصهر فيها وتبريدها ، مما ينتج ما يسمى "شعيرات". يمكن أن تؤثر هذه الظواهر على الفعالية الإجمالية للالحراري.

في تطبيقات بطانة المصهر، يمكن استخدام الانثرسيت/الكالسينيت والملعب الراتيني لتشكيل عجينة انكسارية، والتي يمكن أن تسد الفجوات بين الطوب الحراري، والألواح أو المتجانسة(22). وتمنح قوة الضغط متفوقة من قبل الحاضر anthracite في هذه المواخص، وخاصة في نطاقات درجة الحرارة أعلى غالبا ما تعاني من مثل هذه المواذن، وخاصة بالمقارنة مع الجيل السابق الأسفلت أو الراتنجات الكربونية bituminous القائمة.

Greensand والمسابك : استخدام غبار الفحم في تطبيقات الصب

غبار الفحم
هو مادة مضافة شائعة في عملية صب الرمال الخضراء ، كمادة مضافة كربونية تحت كل من الاحتراق والأكسدة. في صب الرّماء الحديثة، تحل ّ الأنثراسيت محل ّ فحم البيتومين، الذي يُحرق عند التسخين ويطلق الملوثات الخطرة مثل البنزين والزلين والتولوين. ومن الضروري أن يتم استبدال الفحم البيتومي بمادة كربونية ذات أداء جيد على قدم المساواة، ولكن مع صورة أقل ضررا ً بيئياً. ومن الناحية التجريبية، تنبعث من الأنثراسيت (23) ملوثات أقل خطورة بكثير من الفحم البيتوميين(24). يقلل استخدام غبار الفحم من العيوب المحروقة ، ويحسن الانتهاء من السطح ، ويقلل من تغلغل المعادن. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يمنع التبول ، وهي عملية حيث يلتصق المعدن المنصهر بالمعدن في القالب ويترك عيوبًا على سطح المنتج. كما أن استخدام غبار الفحم يمنع ظواهر مثل "الحرق" حيث يتم إنتاج أكسيد الحديد على السطح بسبب المركبات العضوية المتطايرة التي يطلقها احتراق غبار الفحم(25).

منع الخفقان في المصبوبات

التبول هو قضية تواجهها في الفضاء الصب من قبل العديد من المصامن، والمواد المعرضة للتبول وغالبا ما تستخدم. ومن المعروف أن الخفقان يخلق عيوبًا سطحية ، ومع ذلك غالبًا ما يتم تخفيفه باستخدام غبار الفحم أو الجمرة الخبيثة في خليط الرمال.

الانحلال الحراري للمواد الكربونية في درجات حرارة عالية الودائع طبقة رقيقة من الكربون الصلب في المعدن المنصهر - واجهة الرمل. مثل هذه الطبقة يمنع اختراق المعادن إلى الرمال والرمال اختراق للمعدن. منع الاختراق يعني عدم وجود عيوب سطحية يمكن أن تحدث، وبالتالي لا يلزم أي ماكينات ما بعد الصب من البور. غبار الفحم الذي هو في الغالب anthracite، التي لديها قدرة الكوك جيدة ويفضل لهذا التطبيق. بالإضافة إلى ذلك، لن يكون لديها أكثر من 30٪ من وزن المركبات العضوية المتطايرة، وأقل من 0.8٪ من الكبريت والرماد المنخفض (26).

ومن المتوقع حدوث زيادة خفيفة في الضغط، ويلاحظ ذلك بسبب انبعاث الغازات الناجمة عن الانحلال الحراري، فضلا عن تبخر الماء أو السوائل الأخرى في الرمال. مثل هذا ضغطة زيادة معتدلة ويتحمّل بسهولة بالرمل ومعدن, مهما إن هيدروجين يكون أطلقت هو أمكن اخترقت المعدن بما أنّ هو يتلقّى [ا ا ا لرجغتسّرّيّة ذرّيةّيّةّيّةّيّةّيّةّيّةّيّةّيّةّاً(27).

غبار الفحم في الصب المستمر: بطانات Tundish

تستخدم المسابك الحديثة تقنيات الصب المستمرة بشكل مكثف لضمان الاستخدام النباتي العالي، مما يؤدي إلى انخفاض تكلفة الإنتاج. واحدة من الأدوات اللازمة لتحقيق ذلك هو tundish ، وهو شلال أو هيكل يشبه مربع تستخدم لنقل المعدن المنصهر من جزء من المصنع إلى آخر.

يتكون Tundishes من الصلب وتمتلك عدة طبقات من العزل بين الجلد خارج وحيث سيتم التعامل مع المعدن المنصهر. كربون المغنيسيا هو واحد من العوازل الأكثر استخداما لأدائها الحراري المتفوق - وهي مصنوعة من المغنيسيا ومصدر للكربون مثل الجمرة الخبيثة أو الجرافيت. الكربون يُعدل ويمنع إلى حد كبير توسع المغنيسيا في أعلى درجات الحرارة، مما يجعله أكثر ملاءمة للاستخدام على المدى الطويل مع العديد من دورات التدفئة والتبريد. ويقل الذوبان مع زيادة محتوى الكربون (28)، في حين أن معامل المواد العامة يونغ يزداد مع وجود المزيد من الكربون(29). في الانكسارات الكربونية المغنيسيوم لبطانات التونديش، يتم استخدام الجمرة في ما يصل إلى 15٪ من الوزن. أحد عيوبه هو أن تدهور الانكسار يمكن تسريعه بوجود أكسيد الحديد الذي يتأكسد الكربون (30).

استخدامات أخرى

وقد استخدمت الجمرة المكروقة بالاقتران مع مضاربة الراتين لإنتاج معجون انكسار فعال للغاية، يستخدم في بطانات وعاء مصهر الألومنيوم. استمرارا لموضوع معجون الانكسار، فقد وجد أن الراتنجات الغنية بالجمرة الخبيثة هي أعلى بكثير من حيث قوة الضغط في درجات حرارة عالية من راتنجات من نوع الأسفلت المستخدمة عادة (31). وقد وجد غبار الفحم استخدام في الأسمنت الانكساري والخرسانة، مع إدراج كجزء من المكون الكلي في مزيج خرساني في وقت مبكر من عام 1910 و 1920 (32،33). على الرغم من أن إضافة غبار الفحم لا يساهم في النشاط pozzolanic من بلاطة الخرسانة الناتجة ، فإن الإدراج يزيد من الأداء الحراري العام. وتُقدّر هذه التحسينات في الأداء على وجه الخصوص عندما تكون الخرسانة خاضعة لدرجات حرارة متقطعة أو مرتفعة، كما هو الحال في محطات توليد الطاقة، كخط دفاع آخر إلى جانب التعزيزات الفولاذية داخل الخرسانة نفسها.

موجز

غبار الفحم (anthracite) هو مادة مفيدة التي وجدت كمضافات في التطبيقات الانكسار، جذابة بشكل خاص نظرا لطبيعتها غير مكلفة نسبيا وفي كل مكان
كمادة مضافة إلى الطوب الحراري ، فإنه يوفر خصائص محسنة إلى حد كبير عن طريق زيادة المسامية
في بطانات الفرن، غبار الفحم كمادة مقاومة يوفر لقوة على المدى الطويل والأداء الحراري العالي. في إنتاج الصلب يتم استخدامه لخط المناطق ذات التأثير العالي من الفرن، وتوفير حياة خدمة طويلة
ضمن تطبيقات الصب، بل هو مادة مضافة مشتركة إلى صب الرمال الخضراء التي توفر لعملية أكثر كفاءة من خلال منع عيوب مثل حرق على وتثبيط تثبيط
في الصب المستمر، غبار الفحم / anthracite هو عنصر حيوي في بعض المواد الطبقات المستخدمة في بطانات التونديش، وتقديم خصائص ميكانيكية معززة إلى المنغنيز على خلاف ذلك إلى حد كبير على أساس الانكسار
في مناطق أخرى ، يتم استخدامه كعجينة الحراري وفي الأسمنت / الخرسانة التي توفر خصائص أداء حرارية أعلى
استخدام غبار الفحم / مسحوق الانثرسيت عبر مجموعة من إعدادات الانكسار هو شهادة على أدائه العالي ، على الرغم من الطبيعة التي تبدو غير بديهية لاستخدام المواد القابلة للاحتراق في سيناريوهات درجة حرارة عالية جدا
الجمرة الخبيثة المكردة (لم تناقش هنا) لديها المزيد من الخصائص الانكسار، وتوسيع نطاق المواد الموجودة بالفعل في كل مكان ويمكن الاعتماد عليها

شركة Pegmatite الأفريقية هي شركة رائدة في مجال التعدين، وميلر، وموردة من الجمرة الخبيثة أعلى جودة لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك في معامل الانكسار. توفير خدمة مخصصة، واسعة النطاق وعقود من الخبرة، Pegmatite الأفريقية هو شريك الذهاب إلى الجمرة المطحون ومجموعة كاملة من المواد الحرارية الأخرى.

مراجع:

(1) إ. م. م. إيوايس، ج. سيرام. شركه نفط الجنوب. اليابان، 2004، 112، 517

2 س. و. زانغ, ظ. الخيال العلمي. التكنولوجيا. 2006، 45، 2246

3 ه. ب. سيمبسون, ج. (سيرام) شركه نفط الجنوب. 1932، 15، 520

4 م. رحمن وآخرون، Procedia Eng.، 2015، 105 ، 121

5 ك. كاسويا وآخرون، ج. فيس. الكيمياء. الرقم المرجعي. البيانات 1985، 14، 947

6 م. د. رحمن وآخرون، أثر النسبة المئوية (الكتلة) من الفحم على السلوك الميكانيكي والحراري لعازل الطوب الناري الذي تصنعه الحروق في المنتدى الدولي التاسع للتكنولوجيا الاستراتيجية،كوكس بازار، بنغلاديش، 2014

7 G. R Eusner و J. T. Shapland, نفاذية من الانكسارات فرن الانفجار في الاجتماع السادس عشر للجمعية الخزفية الأمريكية,بيتسبرغ, 1958

8 براءة اختراع أمريكية 4307199, 1981, منتهية الصلاحية

9 م. سوطان وآخرون، (سيرام) الباحث.، 2012، 38، 1033

10 ب. غيت وآخرون، (سيرام) الباحث.، 1984، 2، 59

11 ف. ف. تكاش وآخرون، زجاج سيرام ، 1999، 56 ، 158

(12) ز. باثان وآخرون، الباحث. ج. Emerg. الخيال العلمي. المهندس.، 2014، 2، 7

(13) جيم ب. بيرغمان وآخرون، الانكسار. الصناعيه. (سيرام)، 2008، 49، 320

14 O. Sassi وآخرون، MATEC Web Conf.، 2018، 149 ، 1043

15 ح. هاياشي وآخرون، ج. ميتالز، 1968،20، 63

16 ز. وايلد وجي لانج، ج. ميتالز، 1968،20. 67

17 ف. فيرنيلي وآخرون، صناعة الحديد والصلب، 2005،32، 459

18 س. أ. بودكوباييف، الانكسارات Ind. (سيرام)، 2004، 45، 235

19 س. غي وآخرون، ميتالورغ. الام. عبر. ب، 1968، 20. 67

20 S. V. Olebov, الانكسارات, 1964,5, 189

21 ك. أندريه وآخرون، J. Eur. (سيرام) شركه نفط الجنوب.، 2014، 34، 523

22 م. ف. غونكالفيس وآخرون، فيو فينرج. (أبستر)، 1998، 1، 55

23 غ. ثيل و س. ر. غيز، Am. Foundry Soc. Trans.، 2005، 113، 471

24 J. وانغ و ف. س. كانون، دراسة الانحلال الحراري من المواد المضافة الكربونية في مسابك الرمال الخضراء في سياتل: المؤتمر الدولي للكربون، 2007، سياتل

25 F. S. كانون وآخرون Environ. الخيال العلمي. التكنولوجيا.، 2007، 41، 2957

26 أ. سينغ، عبر. الصناعيه. (سيرام) شركه نفط الجنوب.، 1982، 41، 21

27 R. M. دوارتي وآخرون. Ironmaking and Steelmaking 2013

28 D. بيل، صدمة الحرارية من الانكسارات المغنيسيوم الجرافيت،في UNITECR '91 -- Int. التكنولوجيا. Conf.157. الحراريات، آخن، 1991

29 ك. إيشيكاوا وآخرون، تأثير إضافة الملعب على الطوب MgO-C،في UNITECR '95 -- Int. التكنولوجيا. Conf.157. الحراريات، كيوتو، 1995

(30) س. زانغ و و. إ. لي، الباحث. الام. القس.، 2000، 45 ، 41

31 Y. Li وآخرون، تجارب الأداء الميكانيكية لأفران الانفجار الموقد المواد صدم والكربون الطوب الانكسار هاون في المؤتمر الدولي الثاني حول هندسة المواد والتطبيق، شنغهاي، 2015

32 الولايات المتحدة براءة الاختراع US1854899, 1929, انتهت

33 الولايات المتحدة براءة الاختراع US1275354, 1917, انتهت صلاحيتها