المواد الحرارية المصنفة

المواد الحرارية
هو مصطلح واسع النطاق لأي المواد التي هي متسامحة على نطاق واسع من درجات الحرارة العالية ومقاومة للهجوم الكيميائي في تلك درجات الحرارة العالية.

هناك العديد من فئات المواد الحرارية، ومجموعة واسعة من المواد التي تندرج في تلك الفئات. هنا، سيتم مناقشة مجموعة متنوعة من هذه المواد وتصنيفها من حيث تكوينها الكيميائي. هناك العديد من الطرق الأخرى لتصنيف المواد الحرارية، مثل كيفية صنعها والشكل المادي الذي تتخذه، على سبيل المثال متجانسة أو على شكل.

تشترك العديد من المواد الحرارية - وليس كلها - في مسار إنتاج مشترك من خلال عملية متتابعة: معالجة المواد الخام وتشكيلها ثم إطلاقها. لا يتم استخدام جميع المواد الحرارية بالمعنى التقليدي ، يتم دمج بعضها في مواد أخرى ، تكون تلك الحرارية أو غير ذلك. وتستخدم أكثر من 70٪ من جميع الانكسارات المنتجة في صناعة إنتاج المعادن (1).

التصنيف هنا لا يشمل جميع المواد الحرارية، من أجل الإيجاز. وتجدر الإشارة أيضا إلى أن استخدام بعض المواد الانكسارية للتطبيقات خارج فئاتها يحدث في ظل مؤهلات وأسباب معينة. والسبب الرئيسي للتصنيف حسب التركيب الكيميائي هو أنه داخل كل فئة، ستتصرف العديد من الانكسارات بنفس الطريقة إلى حد كبير بالنسبة للمشاريع الأكثر شيوعا، بسبب كيفية تفاعلها أو عدم تفاعلها مع الغلاف الجوي أثناء العملية أو الخبث المنتج. سيتم تفصيل بعض الأمثلة من كل فئة.

الفئات الثلاث الأوسع من المواد الحرارية - حسب التركيب الكيميائي - حمضية وأساسية ومحايدة.

الحمضيه

الحراريات الحمضية هي تلك الانكسارات التي تتفاعل بسهولة مع القواعد في درجات حرارة عالية. الأمثلة الأكثر شيوعا من الانكسار الحمضية هي طين النار والسيليكا. ومن الأمثلة الأخرى على ذلك الألومينوسيليكاتيس والزيركونيا. الحراريات الحمضية هي الأكثر ملاءمة للمكان الخبث / الغلاف الجوي هو الحمضية نفسها، وهذا يعني أنه لن يكون هناك هجوم أو التفاعل، وضمان حياة الانكسار طويلة(2).

السيليكا

السيليكا هي المادة الحرارية الأكثر شيوعا. وجود نقطة انصهار 2230 درجة مئوية ، واستخدامه على نطاق واسع (3). قصب السبق لطول العمر والمقاومة لبعض من أعلى درجات الحرارة، والطوب النار هي مثال على المواد الحرارية السيليكا في الغالب. وقد ثبت استخدامات أخرى وراء الطوب، مثل بطانة البدونية والسيراميك والأسمنت.

النار كلاي

شعبية لتشكيل البوتقة ومجموعة كاملة من أدوات المعادن، الطين النار هو الطين تتألف في المقام الأول من سيليكات هيدروس من الألومنيوم، في كثير من الأحيان مع السيليكا الحالية أيضا.

الزجاج الأرضي

الزجاج الأرضي
، على الرغم من أنه ليس انكسارا حقيقيا في حد ذاته ، يوفر خصائص محسنة للمواد الحرارية الأوسع. أقرب إلى السيليكا، المكون الأساسي لها، والزجاج الأرضي يتصرف مثل الانكسار الحمضية. ميزة واحدة مفيدة بشكل خاص عند استخدام الزجاج الأرضي كجزء من الانكسار بطانة التونديش أو الفرن هو أنه قادر على إزالة أكسيد الحديد من الحديد المنصهر والصلب(4). وقد أفيد أنه عند استخدامها كعنصر في بطانة الحرارية، والزجاج الأرضي يمكن أن تكون بمثابة تدفق. وهذا يساعد في تنقية المعدن المنصهر (5). ويمكن ملاحظة فوائد المصب مثل تحسين المكائد أيضا.

كما استخدم الزجاج الأرضي كعنصر في غيرها من الانكسارات الحمضية مثل الطوب النار السيليكا، حيث توجد هذه الطوب في أفران الصلب والزجاج صنع(6).

أساسي

مجانية لفكرة الانكسار الحمضية هي الانكسارات الأساسية. هذه غالبا ما تتفاعل مع الأحماض في درجات حرارة عالية. المغنيسيت، الزركونيا والدولوميت هي الأمثلة المستخدمة على نطاق واسع. ولذلك، فإن الانكسارات الأساسية هي الأكثر ملاءمة عندما يكون الخبث/الغلاف الجوي المنتج أساسيا أيضا. حالات الاستخدام النموذجية للكسارات الأساسية هي للعمليات المعدنية غير الحديدية. غالبا ما تكون الانكسارات الأساسية هي أعلى الحراريات درجة الحرارة - ولكن هذا يعني زيادة التكلفة (7).

زركونيا

الزركونيا هو الحراري الأساسية التي هي مستقرة حراريا تصل إلى 15،000 درجة مئوية، وغالبا ما تستخدم لأفران الزجاج والأفران الأخرى حيث تتطلب أعلى درجات الحرارة. بشكل جذاب ، فإنه لا يتفاعل مع المعادن السائلة وهذا هو مادة تستخدم على نطاق واسع.

المغنيسيت

Magnesite، MgCO_3،هو الانكسار تستخدم في المقام الأول لحالات مع الخبث الأساسية للغاية أو الحديد الغنية، والتي لا تتفاعل، ولكن الانكسار ليست أعلى. المغنيسيت كروم والكروم المغنيسيت (اسمه وفقا لذلك مع محتوى المواد السائدة) هي الانكسارات المختلطة. تستخدم عادة لارتفاع درجة الحرارة إلى الخارج من الأفران وبطانات الفرن. المغنيسيت والكروم الحراريات المختلطة توفر مقاومة ممتازة لspalling (8).

الحراريات المحايدة

يقع العديد من أعضاء الفئة "المحايدة" من الانكسارات في فئتين فرعيتين، أكاسيد وكربون. وتحظى الأكاسيد المحايدة بتقدير كبير لافتقارها إلى التفاعل مع الأحماض والقواعد، وغالبا ما تعتبر انكسارات متفوقة على فائدتها وأدائها على نطاق واسع على عدد كبير من التطبيقات.

وتستخدم الانكسارات المحايدة عبر العديد من التطبيقات، لأنها متسامحة مع كل من الأجواء الحمضية والأساسية والخبث. وغالبا ما تستخدم الانكسارات الكربونية في تقليل البيئات(9).

انثراسايت

ومن غير البديهي أن الأنثراسيت يستخدم منذ فترة طويلة ككسارة. وكمثال على المادة الحرارية المحايدة، يعني إدراجها أنه لا يوجد أي تفاعلات مع الأجواء الحمضية أو الأساسية أو الخبث. الجمرة الخبيثة المتكلسة (CA) هو نسخة المعالجة بالحرارة من الجمرة الخبيثة التي هي أقوى وأكثر سهولة بكثير من الجمرة الخبيثة غير المعالجة.

أثناء التكلس - والتي قد تكون عن طريق عملية التدفئة الكهربائية، وإنتاج الجمرة الخبيثة المتكلسة كهربائيا، اللجنة الاقتصادية لأفريقيا - يبدأ الجمرة الخبيثة للخضوع لالتهاب الجرافيت في حوالي 2200 درجة مئوية (10). في الواقع ، بسبب الجرافيتس ، يتم تشكيل الجرافيت الاصطناعي من خلال ECA(11). الجرافيت نفسه هو مادة الانكسار.

بالنسبة للحراكات المصبوبة ، يحتوي CA على مسام صغيرة ومصغرة باستمرار. من فائدة خاصة لإنتاج المعادن الحديدية، والجمرة الخبيثة المتكلسة يجد استخدام واسع النطاق في الانكسارات الجرافيتية المنبوذة المتجانسة(12).

في تطبيقات الصهر ، CA / ECA لديها ملامح مثيرة للاهتمام المقاومة الكهربائية (13) ، في حين أن anthracite هو موصل الفقراء ، كاليفورنيا / اللجنة الاقتصادية لأفريقيا هو واحد جيد. الأقطاب الكهربائية CA/ECA المنتجة لتطبيقات الصهر لديها معدل بطيء من الأكسدة، وقوة ميكانيكية عالية والتوصيلية الحرارية المنخفضة. تتشكل الأقطاب الكهربائية من متجانسات من ECA أو شبه متجانسات أو عملية ضغط تنطوي على راتنجات عالية الأداء تلتصق معا بأقسام متجانسة أصغر(14).

CA وECA هي خيارات الانكسار شعبية نظرا لطبيعتها غير مكلفة، ومستويات جيدة من النقاء الناشئة عن الجمرة الخبيثة عالية الجودة، وقابلية للتطبيق على نطاق واسع.

غبار الفحم

كمادة مضافة في إنتاج الطوب الحراري، وقد استخدمت منذ فترة طويلة
غبار
الفحم(15). وقد تبين أن الطوب النار في الغالب على أساس الطين التي كانت مخدرة مع كميات متفاوتة من غبار الفحم، عبر أحجام طحن مختلفة، ووجد أن تكون فعالة للغاية كما العوازل الحرارية (16)، ورفع الطين التقليدية إلى حالة المواد الحرارية.

المعدن المنصهر الذي يصب في قالب مع حشو القضبان

الكروميت

الكروم هو خام الكروم الذي يحدث بشكل طبيعي. ونقطة انصهارها 2040 درجة مئوية وهي "خاملة كيميائيا تقريبا" (17). في شكل الطوب الحراري، الكروميت مستقر حراريا جيدا بما يزيد على 1900 درجة مئوية، مع الحفاظ على القوة الميكانيكية(18). واحدة من العديد من المزايا إلى الانكسار الكروميت هو مقاومتهم للتشوه، أي أنها تحافظ على حجم ثابت في درجات حرارة عالية.

دقيق الكروم
هو مسحوق الأرض ناعما من الكروم الحديد ويستخدم على نطاق واسع جنبا إلى جنب مع المغنيسيوم الحرارية الأساسية لتشكيل المغنيسيت كروم
والكروم المغنيسيوم الطوب الحراري
(19،20)، وتستخدم على نطاق واسع في بناء الأفران والأفران. علاوة على ذلك ، يمكن أيضا تصنيع الطوب الحراري باستخدام الكروميت في الغالب (21) أو مع زميل الألومينا الحرارية المحايدة ، والتي يمكن إضافتها في شكل البوكسيت غير المكرر ، مما يحسن بشكل كبير القوة الميكانيكية (22).

المعدن المنصهر الذي يصب في قوالب مع حشو القضبان

طرق أخرى لتصنيف الانكسار(23)

وبصرف النظر عن التركيب الكيميائي، هناك ثلاث طرق تصنيف رئيسية أخرى للكسارات. تؤدي الأوصاف داخل كل فئة إلى كيفية استخدام الانكسار النهائي. فعلى سبيل المثال، يمكن استخدام الانكسار (الأسلوب) غير المشوش (الشكل) في تطبيق صهر الألومنيوم.

شكل

وكما ذكر، فإن التصنيفين الواسعين للمواد الحرارية "على شكل" و "غير مهتتورين". تعرف الانكسارات "الشكلية" بشكل أفضل باسم الطوب الحراري ، في حين أن الانكسارات "غير المشوشة" معروفة بشكل أفضل باسم المتجانسات.

طريقة الصنع

يمكن إجراء الانكسارات بعدة طرق ، معظمها يميل إلى الموافقة على"معالجة المواد وتشكيلها ثم إطلاقها"المذكورة سابقا. ومن أمثلة أساليب الإنتاج الحراري الضغط الجاف، والصب المنصهر، وصب اليد. صدم الجماهير، وإطلاق النار، والرش والعمليات المنبوذة تميل إلى أن تكون مرتبطة مع أشكال غير مهزوم.

درجات حرارة الانصهار

تشير درجة حرارة الانصهار إلى نطاق درجة الحرارة الذي يتم تصنيف الانكسارات إليه. تؤدي الانكسارات "العادية" في نطاق ca. 1,500 إلى 1,800 درجة مئوية؛ 'عالية' الانكسار من كاليفورنيا. 1,800 إلى 2,000 درجة مئوية؛ والانكسارات الفائقة التي تزيد عن 2000 درجة مئوية. الأمثلة النموذجية هي طين النار / الطوب ، الكروميت / الكروميت المغنيسيت والزركونيا على التوالي.

موجز

حسب التركيب الكيميائي، يتم تجميع المواد الحرارية في فئات حمضية وأساسية ومحايدة
الحراريات الحمضية هي تلك التي تقاوم الخبث الحمضية / البيئات ، وتشمل الأمثلة السيليكا والزجاج الأرضي
وعلى العكس من ذلك، فإن الانكسارات الأساسية هي تلك التي تتسامح مع الخبث/البيئات الأساسية، مثل الزركونيا والمغنيسيت
لا تتفاعل الانكسارات المحايدة مع الخبث الأساسي أو الحمضي ، وعلى هذا النحو يكون لها نطاق أوسع من الاستخدامات ، ولكن في بعض الحالات قد لا يكون الانكسار مرتفعا. ومن الأمثلة على ذلك الكروميت والجمرة الخبيثة/الأنثراسيت المتكلس
هناك طرق أخرى لتصنيف الانكسارات، بما في ذلك حسب الشكل وطريقة التصنيع ودرجة حرارة الانصهار