مسحوق الزجاج في الصخور / تصنيع الصوف المعدني

الصوف المعدني هو مصطلح واسع يشمل أي مادة ليفية تتشكل من الغزل أو السحب من مواد تشبه الصخور المنصهرة ، مثل السيراميك

والنظارات.

وتشمل التطبيقات النموذجية للصوف المعدني عازل للصوت (1)، وأبرزها العزل الحراري (2). نوع واحد من الصوف المعدني هو الصوف الصخري ، ويشار إليه أيضا باسم الشركة المصنعة الرائدة Rockwool. ظهر الصوف المعدني لأول مرة في عام 1840 ومع ذلك لم يكن حتى حوالي ثلاثين عاما في وقت لاحق أن الإنتاج التجاري بدأ في ألمانيا. تم توفير أول صوف معدني مناسب لعزل درجات الحرارة العالية تجاريا في الخمسينيات.

roll of rockwool insulation
عزل أنابيب الصوف الصخري

التراكيب النموذجية

وبصفة عامة، يتكون الصوف المعدني/الصخري من مواد طبيعية (على سبيل المثال، الصخور النارية مثل البازلت) وعادة ما يكون في ترتيب 30٪ من المواد المعاد تدويرها الوزن مثل الزجاج الأرضي والرمل أو غيرها من المجاميع المماثلة. ويتكون التوازن من الراتنجات الفينولية، والتي تعمل كموثقات، والزيوت المعدنية، والتي تمنع الالتصاق. تخضع الصوف المعدني التجاري للوائح الاتحاد الأوروبي الصارمة EN 13162 و EN 13500 (3).

تصنع الصوف المعدني عن طريق ذوبان الأجزاء المكونة معا في مادة تشبه الزجاج المنصهر والغزل والتجفيف اللاحقين لهذه المادة المنصهرة في بنية تشبه الصوف. هذا الهيكل الفخاخ الهواء وهذا هو الذي يوفر العزل الحراري، والهواء هو موصل الفقراء من الحرارة.

آثار إضافة مسحوق زجاجي

كما هو الحال مع غيرها من المواد الليفية المصنعة من المواد الزجاجية الذائبة أو الزجاج مثل، والصوف الصخري غالبا ما يكون مجموعة متنوعة من المواد المضافة إليها إما لتعزيز الخصائص، والحد من التكلفة، وزيادة كفاءة الإنتاج - وغالبا ما يكون مزيجا من كل ثلاثة. المضافة الأكثر شيوعا هو الزجاج المطحون
(مسحوق
الزجاج)(4). في كثير من الأحيان في تصنيع الصوف المعدني ، يضاف الزجاج الأرضي ليحل محل بعض المواد الأخرى ، وغالبا ما يكون مسؤولا عن خفض درجة حرارة الذوبان المطلوبة.

عند تصنيع الصخور / الصوف المعدني باستخدام الزجاج الأرضي ، تبلغ درجة حرارة التشغيل حوالي 1500 درجة مئوية ، وهذا أقل بكثير من نقطة انصهار السيليكا الطازجة. وبشكل عام، فإن استخدام الزجاج الأرضي يتصرف على نحو أقرب إلى التدفق في ضمان انخفاض درجة حرارة الذوبان بشكل عام، مما يوفر الوقت الذي يستغرقه الحرارة، وكمية الطاقة المطلوبة(5).

عن قرب من الصوف الصخري

واحدة من مزايا استخدام مساحيق الزجاج في إنتاج العزل من نوع ألياف الصوف نسج هو أن انتشار ذوبان يقلل، مما يجعل لعملية الغزل أكثر كفاءة. وعلاوة على ذلك، لن يكون للزجاج الأرضي الإضافي أي آثار ضارة فيما يتعلق بالمقاومة القلوية(6).

ويعتبر مسحوق الزجاج كمادة غير مكلفة، وعلى الرغم من أن المواد الخام النموذجية للصوف الصخري رخيصة نسبيا، يجب استخراجها. أما الزجاج الأرضي فهو إما منتج ثانوي أو من إعادة التدوير/تيارات النفايات، وعلى هذا النحو، فإن استخدام هذا يقلل من النفايات ويخفض التكلفة (7،8). وهناك موضوع مشترك بين المواد الليفية التي كانت على الأقل جزئيا من الزجاج الأرضي هو بعدا إضافيا من القوة، والتي يمكن أن تؤدي في حد ذاتها إلى المتانة المستمرة مع مرور الوقت(9).

إذا كان مسحوق الزجاج المضافة إلى تكوين الصوف المعدني هو من مجموعة متنوعة borosilicate (أي خلال تصنيعها الخاصة، تم استبدال بعض السيليكا بأكاسيد البورون) ثم الصوف المعدني الناتج قد تتمتع مستويات أعلى من المتانة (10). قد لا تتجاوز مستويات تلوث الزجاج الأرضي 10 جزء في المليون من المعادن الحديدية و20 جزء في المليون من المعادن غير الحديدية لاستخدامها في تطبيقات الصوف الصخري/المعدني(11).

وعلاوة على خفض درجة حرارة الذوبان المذكورة أعلاه، فإن تحويل النفايات الزجاجية/الكوليت من مدافن القمامة هو فائدة بيئية كبيرة. وفقا لوزارة الطاقة الأمريكية ، يحتوي الصوف المعدني على مواد معاد تدويرها بنسبة 75٪ في المتوسط (12). كما يمكن أن يكون مصدر المواد الكلية الرئيسية (البازلت) من مجاري النفايات، مثل مخلفات المناجم(13).

العزل الصوف الصخري يجري تركيبها

الاعتبارات/ التطبيقات

الاستخدام الأكثر شيوعا للصوف الصخري هو في عزل المباني، حيث يعتبر أنه متفوقة في الأداء على الألياف الزجاجية (الصوف الزجاجي) العزل على ترتيب حوالي 30٪، وهذا يعني أقل يحتاج إلى استخدام لكل وحدة منطقة العزل المطلوبة.

الراتنج المستعبدين لوحات أصبحت الاستخدام الشائع لمواد العزل الليفي. تقع وسادة من الصوف الصخري بين قطع من لوح الجسيمات أو الصفائح المعدنية أو غيرها من الألواح ويتم تعيينها باستخدام الراتنج. هذه الهياكل يمكن، اعتمادا على اختيار المجلس، أن تكون هيكلية. وتجدر الإشارة، ومع ذلك، لديهم خصائص العزل متفوقة بكثير بالمقارنة مع الصوف الصخري العادي (14). بالإضافة إلى ذلك ، انخفض استخدام الصوف الصخري قابلية الاشتعال - على الرغم من أن انخفاض قابلية الاشتعال يرتبط بانخفاض في أداء القوة الميكانيكية(15).

ذات قيمة عالية بين أقرانها المواد الليفية لمقاومته للحرارة، وكثيرا ما يستخدم الصوف الصخري كمادة مقاومة للحريق (16)، وأيضا كعزل الفرن / بطانة بسبب قابليتها للاحتراق منخفضة(17).

وقد وجدت الصوف الصخري استخدام لطيفة ولكن متزايدة في البستنة كوسيلة لزراعة النباتات. ويقال إن الطبيعة المسامية للمواد الإجمالية مفيدة للسقي والتصريف الفعالين لمختلف النباتات المزهرة والمنتجة للفاكهة(18).

الصوف الصخري هو مادة ليفية وفي ظل ظروف معينة ، يمكن أن تصبح الألياف منفصلة عن الجزء الأكبر وستمر عبر الهواء ، ويمكن أن تدخل الرئتين. وأثناء تصنيع وتركيب الصوف الصخري، لا بد من ضمان عدم السماح بدخول الألياف إلى الشعب الهوائية للعمال في أي شيء أكبر من كمية ضئيلة.

مُسَكّس باستخدام غبار الفحم

موجز

  • الصوف المعدني (الصوف الصخري) هو مادة تستخدم على نطاق واسع للعزل
  • يتكون الصوف الصخري من المعادن الأرضية (البازلت) والزجاج التي تم إذابتها ونسجها لتشكيل مادة من نوع الصوف
  • إضافة الزجاج إلى الخليط لا يقلل من التكاليف فحسب ، بل يقلل من درجة حرارة الذوبان الإجمالية ، ويقلل من المواد المرسلة إلى المكب ويضيف المتانة
  • يضاف الزجاج الأرضي إلى خليط إنتاج الصوف الصخري عادة حوالي 30٪ حسب الوزن
  • الصوف الصخري يتفوق على العزل الألياف الزجاجية. يمكن أن يكون ما يصل إلى 75٪ من الصوف الصخري من مصادر معاد تدويرها
glass_powder

مراجع

1 P. H. Parkin et al.، الصوتيات والضوضاء والمباني، فابر وفابر ، لندن ، 1979

2 ج. أ. شيفر، الصناعيه. المهندس. الكيمياء., 1935, 27, 1298

3 R. جيلرت، المواد المعدنية غير العضوية للعزل في المباني،في: M. R. قاعة (إد.) مواد لكفاءة الطاقة والراحة الحرارية في المباني،CRC الصحافة، بوسطن، 2010

4 ت. ك. بافولشكينا ون. ج. كيسلينكو، الزجاج والسيراميك، 2011، 68، 5

5 ر. فاريل وآخرون، حفظ الموارد. إعادة التدوير., 2013, 74, 54

6 V. I. Onishchuk وآخرون, الزجاج والسيراميك, 1999, 56, 5

7 ب. و. جونسون وجي أ. باركلي، الدراسات الاقتصادية لاستخدامات كسور الزجاج من مخلفات المحارق البلدية،مكتب المناجم، وزارة الداخلية الأمريكية، واشنطن العاصمة، 1973

8 R. K. Collings et al.، دراسات استخدام النفايات المعدنية، في: الندوة الرابعة لاستخدام النفايات المعدنية، شيكاغو ، 1974

9 ك. سونساكول و دبليو بونغسود، IOP Conf. Ser.: ماتر. الخيال العلمي المهندس. 2017, 273, 12006

10 H. Seven et al.، معايير نهاية النفايات للكبريت الزجاجي: المقترحات التقنية، JRC-IPTS ، المفوضية الأوروبية ، إشبيلية ، 2011

11 زجاج لأوروبا، إعادة تدوير الزجاج من نفايات البناء والهدم،المفوضية الأوروبية، لوكسمبورغ، 2005

12 وزارة الطاقة الأمريكية (عبر الإنترنت)، مواد العزل،تم الوصول إليها في 16 مارس 2020، https://www.energy.gov/energysaver/weatherize/insulation/insulation-materials

13 م. بيلينو وآخرون،. الباحث. ج. عملية التعدين., 1998, 53, 121

14 م. فاكولا وآخرون، ظ. الام. القرار., 2014, 923, 195

15 ب. بوريسيوك وآخرون، Eur. (جي وود) و(وود برود), 2011, 69, 337

16 أ. توغولي وآخرون، الباحث. J. الخيال الحراري., 2019, 136, 107

17 أ. ك. بوس و م. ر. ك. راو، الحراريات العازلة للألياف في أفران إعادة التسخين، في: بروك. السيراميك الهندي سوك, جامشيدبور, الهند, 1978

18 C. Sonneveld و G. W. H. ويلز, النبات والتربة, 1988, 111, 37