فريت بخش بزرگي از هر سري مخلوط لعاب را تشكيل مي دهد. فريت معولاً يك تركيب سراميكي است كه پس از ذوب سرد شده و به تكه هاي شيشه اي تبديل مي گردد. عمل فريت كردن باعث كاهش انقباض لعاب در هنگام خشك شدن مي شود. فريتها مواد غير محلول در آب هستند.

فريت حدود 95-90% لعاب را تشكيل ميدهد.و به دو صورت است: فريت ترانس و فريت اپك.

فريت اپك داراي زيركون است.

فريت شامل: فلدسپات، بوراكس، سيليس، كربناتها، كربنات كلسيم و پتاسيم، كائولن، اكسيد روي و اكسيد سرب.

دلايل فريت كردن :

ü       خروج مواد فرار و گازهاي سمي

ü       غير محلول نمودن مواد در آب مثل اسيد بوريك، كربنات سديم، بوراكس و نيترات پتاسيم.

ü       اختلاط و همگن كردن مواد اوليه در اثر ذوب و تركيب آنها با يكديگر كه باعث ذوب سريع تر و بهتر لعاب مي گردد.

ü       جلوگيري از اثرات مخرب برخي مواد اوليه مثل كائولن و اكسيد روي كلسينه نشده كه به صورت خام مباعث ايجاد لعاب نگرفتگي ميشوند.

ü       از بين بردن بوي بد بعضي از مواد

ü       تبديل مواد سمي به غير سمي مثل: تركيبات سرب، روي، باريم به استثناي سولفات باريم، آنتي موان، فلوئور، آرسنيك، كادميم و سديم.

ü       كاهش دماي ذوب

ü       درصد كائولن براي فريت كردن بايستي حدود يا بالاي 10% باشد.

ü       خارج كردن گازهاي نا مطلوبي كه برخي از مواد اوليه در هنگام پخت از خود آزاد مي كنند مثل: كربن، گوگرد و فلوئور.

   
  لعابها و انواع آن
لعابها طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را در بر می‌گیرند. لعاب مربوط به سرامیک معمولا مخلوط شیشه مانندی متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسید سرب (PbO) است. این اجزا را پس از آسیاب شدن و نرم کردن به صورت خمیری رقیق درمی‌‌آورند. آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه‌ور کرده و پس از سرد و خشک شدن ، آن را در کوره تا دمای معین حرارت می‌دهند. پس از لعاب دادن روی چینی ، روی آن مطالب مورد نظر را می‌نویسند و یا طرح مورد نظر را نقاشی می‌کنند و دوباره روی آن را لعاب داده و یک بار دیگر حرارت می‌دهند. در این صورت وسیله مورد نظر پرارزش‌تر و نوشته و طرح روی آن بادوام‌تر می‌شود.

 

لعابها در انواع زیر وجود دارند:
 

لعاب بی‌رنگ: این نوع لعاب که برای پوشش سطح چینی‌های بدلی ظریف بکار می‌رود، بی رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می‌شود.
 
لعاب رنگی: برای رنگ آبی از اکسید مس (Cu2O) ، برای رنگ زرد از اکسید آهن (FeO) و برای رنگ سبز از اکسید کروم (Cr2O3) ، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای رنگ ارغوانی از ارغوانی کاسیوس استفاده می‌شود.
 
لعاب کدر: این نوع لعاب که برای پوشش چپنی‌های بدلی معمولی بکار می‌رود و از مخاـوط SnO2 , PbO , SiO2 , Pb3O4 ، نمک و کربنات سدیم تهیه می‌‌شود که آن را پس از ذوب کردن ، سرد کردن و پودر کردن ، در آب به صورت حمام شیر در می‌آورند و شیئ لعاب دادنی را در آن غوطه‌ور می‌کنند. 

ب) مواد اولیه نسوز قلیایی (Basic Refractory Raw Materials)

            (مجموعه Fe₂O₃ – MgO/C_aO – Cr₂O₃ – SiO₂)

1. منیزیت (Magnesite)

2. کرومیت (Chromite)

3. اولیوین (Olivine)

4. دولومیت (Dolomite)

 

1. منیزیت (Magnesite)

 

 

زمین شناسی

رسوبات منیزیتی دو نوعند :

- رسوبات منیزیتی نهان بلورین توده ای که از دگرسانی سرنتین و هوازدگی سنگ های فوق قلیایی تشکیل می گردند.

- رسوبات منیزیتی بلورین که از دگرسانی سنگ های آهکی و دولومیتی سیال غنی از MgO تشکیل می گردند.

 

درجه بندی نسوز

اکسید منیزیوم طبیعی از سنگ منیزیتی و اکسید منیزیوم مصنوعی از آب دریا و ذخایر شور غنی از MgO فعل و انفعال یافته با سنگ آهک یا دولومیت سرچشمه می گیرند.

 

منیزیای زینتر شده [Dead Burned Magnesia (D.B.M)] :

ابتدا منیزیت خام را در کوره دوار یا قائم کلسینه و سپس بصورت هیدراکسید، بریکت نموده و در دمای 1700 درجه سانتیگراد زینتر می کنند، این منیزیا دارای 88 تا 99 درصد MgO و مقادیر جزیی اکسیدهایی نظیر SiO₂, CaO, B₂O₃, Al₂O₃, Fe₂O₃ می باشد. بعلت منشا مواد اولیه و نحوه کلسینه و زینتر کردن، این نوع منیزیا از نظر : نسبت (C/S)، وزن حجمی و اندازه دانه های بلورین متنوع می باشد.

منیزیای زینتر شده پرخلوص بیش از 97 درصد MgO، در حالیکه منیزیای زینتر شده با خلوص متوسط یا کم خلوص دارای 97-90 درصد MgO است، وزن حجمی منیزیای زینتر شده پرخلوص بیش از 40/3 گرم بر سانتیمتر مکعب و اندازه دانه های بلورین 120 میکرون می باشد.

 

 

منیزیای ذوبی الکتریکی [Fused Magnesia F.M)] :

معمولاً با ذوب منیزیت خام، کلسینه یا زینتر شده در کوره قوس الکتریکی بدست می آید. مقدار MgO از 96 تا 99 درصد، نسبت C/S معادل 1/2، وزن حجمی بیشتر از 5/3 گرن بر سانتیمتر مکعب و اندازه دانه های بلورین بیشتر از 1000 میکرون می باشد.

 

کاربردها

منیزیا در آجرهای کم آهن (با 99-90 درصد MgO) و پرآ]ن (با 95-88 درصد MgO) و همچنین در آجرهای منیزیا ـ کربن، منیزیا ـ کرومیت، منیزیا ـ اسپینل، اسپینل، منیزیا ـ زیرکونیا، منیزیا ـ زیرکون، منیزیا ـ دولومیت استفاده می شود، منیزیای زینتر شده کم خلوص در مواد نسوز مونولیتیک کاربرد دارند.

آجرهای منیزیایی دارای استحکاک حرارتی بالا و مقاومت رضایت بخش بوده و در بخش هایی از صنعت فولاد، سیمان که با خوردگی و سایش شدید مواجه می باشند استفاده می گردند.

 

2) کرومیت (Chromite)

 

 

زمین شناسی

این کانی در سنگ های فوق قلیایی نظیر : پریدوتیت، دونیت یا سرپنتین یافت می شود، 98 درصد ذخایر کرومیتی و مواد همراه آن جزء رسوبات بزرگ چینه ای محسوب می شوند. همچنین بصورت رسوبات کوچکتر و غیر هموار در مخلوط های افیولیتی پدیدار می گردد.

 

درجه بندی نسوز

کرومیت با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود :

 

کاربردها

کرومیت باعث افزایش مقاومت شوک حرارتی و مقاومت در مقابل خورندگی سرباره می شود، آجرهای کرومیتی با کمتر از 30 درصد MgO و بیشتر از 30 درصد Cr₂O₃ و همچنین آجرهای پیکروکرومیتی با بیشتر از 75 درصد Cr₂O در صنایع متالوژی فلزی و غیرفلزی و شیشه کاربرد دارند، در صنعت سیمان بصورت گسترده آجر منیزیت ـ اسپینل و منیزیت ـ هر سینیت جایگزین آجر منیزیت کرومیتی شده است.

 

 

 

 

 

 

3) اولیوین (Olivine)

 

زمین شناسی

بیش از 9 درصد اولیوین شامل ترکیبات اصلی سنگ های قلیایی و فوق قلیایی همراه با دونیت  می­باشد، فورستریت در توده های دولومیتی که در معرض دگرگونی هستند پدید می آید، بیشترین بهره برداری و استخراج اقتصادی اولیوین های دگرسان شده سرپانتینی هستند.

 

درجه بندی نسوز

اغلب اولیوین های نسوز از نوع فورستریتی بوده و با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی میشوند:

 

 

 

کاربردها

اولیوین به شکل آجر و جرم های متنوع پاشیدنی، کوبیدنی و ریختنی کاربرد دارد بعنوان مثال : جرم پر کننده مجرای خروج مذاب کوره های قوس الکتریکی EBT و جرم روکش تاندیش.

 

4) دولومیت

 

زمین شناسی

معمولاً دولومیت بصورت لایه های ضخیم در توده های رسوبی تجمع می کند علاوه بر این به روش دولومیتی شدن یعنی واکنش Mg⁺⁺ آّ دریا بر روی سنگ های آهکی تشکیل می گردد، در هر حال دولومیت با کیفیت نسوز نسبتاً کمیاب می باشد.

درجه خلوص دولومیت که تعیین کننده پتانسیل حد نسوزندگی محصول نهایی است تحت تأثیر عواملی نظیر : ترکیب شیمیایی، درجه تبلور و کل ساختار کانی شناسی می باشد.

 

 

 

درجه بندی نسوز

دولومیت زینتر شده : دولومیت خام در کوره های دوار یا عمودی تا دمای 2000-1800 کلسینه و زینتر و با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود.

 

همچنین به روش دو مرحله ای یعنی ابتدا کلسینه کردن تا دمای 1000 درجه سانتیگراد و بعد از هیدراته شدن و تولید بریکت، محصول نهایی را معمولاً در کوره عمودی تا 1600 درجه سانتیگراد بدست می آورند.

 

کاربردها

دولومیت نسوز بصورت انواع آجر و مواد ویژه کاربرد دارد بعنوان مثال : آجرهای دولومیتی با اتصال شیمیایی و سرامیکی با 70-40 درصد MgO. بخش دیگری از فرآورده های نسوز دولومیتی همراه با کربن، منیزیا، زیر کونیا، اکسیدهای آهن و کانیهای ذوبی در صنایع آهن و فولاد، سیمان و آهک استفاده می شوند.

 

ج) مواد اولیه نسوز ویژه (Special Refractory Raw Materials)

1. گرافیت (Graphite)

2. زیرکون (Zircon)

3. بادلیت (Baddeleyite)

4. سیلیکون کاربید (Silicon Carbide)

1. گرافیت (Graphite)

 

زمین شناسی

گرافیت بصورت کریستال های بسیار ریز تا درشت حاصل دگرگونی ناحیه ای و مجاورتی سنگ های رسوبی کربن دار بوده و بصورت ورقه ای درشت و پرخلوص در سیستم های رگه ای هیدروترمال یافت می شود.

 

درجه بندی نسوز

گرافیت متبلور ورقه ای (به ابعاد 5 میلی متر) با 97-75 درص کربن و گرافیت غیر متبلور با 99-75 درصد کربن و همچنین گرافیت مصنوعی و فرآورده های کربنی از : معادن کک، انتراسیت کلسینه توسط گاز و برق، کک نفتی و کک قطرانی بدست می آید.

 

 

 

 

کاربردها

گرافیت دارای هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار خوب و ضریب انبساط حرارتی کم می باشد، گرافیت غیرمتبلور با 92 درصد کربن و بخشی از گرافیت با 94 درصد کربن و همچنین با 99 درصد کربن در آجرهای کربمی و گرافیتی استفاده می شوند.

فرآورده های نسوز کربنی و گرافیتی بصورت بلوک های کربنی در کف کوره بلند، بصورت جرم های ویژ] کوبیدنی در مخازن الکترولیز آلومینیوم و همچنین در کوره های قوس الکتریکی و مخازن مقاوم به اسید کاربرد دارند.

2. زیرکون (Zircon)

 

زمین شناسی

منابع اصلی و اقتصادی زیرکون در ماسه های ساخلی و رودخانه هاست، زیرکون یک کانی معمول و همراه در سنگ های آذرین اسیدی مانند گرانیت، سینیت و یک سازه اصلی در بعضی نفلین سینیت هاست.

 

درجه بندی نسوز

زیرکون با 66 درصد ZrO₂ و دانه های کمتر از 3 میلیمتر

 

3. بادلیت (Baddeleyite)

 

زمین شناسی

بادلیت یک کانی نسبتاً نادر همراه با توده های آذرین اسیدی و نیمه قلیایی و همچنین بصورت ترکیبات نفوذی کربناته شامل : آپاتیت، فورسترین و مگنتیت می باشد.

 

درجه بندی نسوز

بادلیت با 66 درصد ZrO₂

 

کاربردها

زیرکن و بادلیت دارای حد نسوزندگی بسیار بالا و نقطه ذوب بیش از 2430 درجه سانتی گراد    می باشد. پایداری شیمیایی همراه با ضریب حرارتی قابل پیش بینی و کم و همچنین ترشوندگی پایین توسط فلز مذاب و نفوذ حرارتی عالی، فرآورده های نسوز زیرکونی را قابل کاربرد در آستر نسوز پاتیل فولادسازی، نازل های ریخته گری مداوم، کوره های ذوب شیشه و سیمان نسوز کرده است، علاوه بر این بادلیت همراه با سایر مواد اولیه نسوز نظیر : سیلیس و آلومینا بصورت نسوزهای :

آلومینا ـ زیرکونیا و آلومینا ـ زیر کونیا ـ سیلیس قابل استفاده است.

زیرکونیهای ذوبی :

از نظر درجه خلوص، سختی، وزن حجمی و تراکم بسیار بالا بوده و نقطه ذوب آن بالاتر از آلومینا و بیش از 2700 درجه سانتیگراد می باشد. بهمین دلیل دارای کاربردهای ویژه و متنوع است.

 

4. سیلیکون کاربید (Silicon Carbide)

 

زمین شناسی

سیلیکون کاربید یک کانی بسیار نادر بوده که بنام موی ساینت (...) معروف است و به مقدار جزیی فقط در بعضی از کیمبرلیت ها یافت می شود که بنام سازه های شهاب سنگ معروف است.

 

درجه بندی نسوز

تمام کانی های سیلیکون کاربید بصورت مصنوعی تولید می گردند، سیلیکون کاربید به روش Acheson از طریق حرارت دادن ماسه سیلیسی و کک در دمای بالای 2300 درجه سانتیگراد در اطراف الکترود کربنی بدست می آید. سیلیکون کاربید سیاه دارای 98-95 درصد SiC می باشد (93% = حداقل SiC).

 

کاربردها

سیلیکون کاربید در دمای 2700 درجه سانتیگراد تصعید می گردد، مواد نسوز سیلیکون کاربیدی دارای مقاومت بسیار زیاد در مقابل : حرارت های بالا، شوک حرارتی، سایش و خورندگی در مقابل فلز مذاب، اسیدها، سرباره و گازهای مختلف و همچنین هدایت حرارتی بالا می باشند.

انواع آجرها و جرم های ویژه سیلیکون کاربید دار اعم از جرم های کوبیدنی، ریختنی، پاشیدنی، گل ها و ملات ها قابل استفاده در صنایع متالوژی و کوره های زباله سوز می باشند.

 

د) مواد اولیه نسوز عایق (Insulating Refractory Raw Materials)

1. دیاتمه (Diatomite)

2. پرلیت (Perlite)

3. ورمیکولیت (Vermiculite)

 

1) دیاتمه (Diatomite)

دیاتمه، سنگی سیلیسی است که از اسکلت های ریز گیاهان دریایی بنام دیاتوم ها تشکیل شده و دارای بیش از 75 درصد SiO₂ می باشد.

زمین شناسی

دیاتمه عمدتاً بصورت لایه های جوان در توده های رسوبی دوران ترشیاری با ضخامت متغیر توام با مقدار متنوع شیل ها، رس ها یا سنگ های آهکی و همچنین بصورت خالص ترین رسوبات که تقریباً بطور ویژه پوسته دیاتمه ها هستند تجمع می کند.

 

درجه بندی نسوز

دیاتمه با بیش از 70 درصد SiO₂

 

کاربردها

آجرهای نسوز دیاتمه بعنوان لایه نسوز عایق در صنایع مختلف کاربرد داشته و غالباً با افزودن 30 درصد خاک چسبنده به دیاتمه تولید می گردد.

 

2) پرلیت (Perlite)

پرلیت یک سنگ آتشفشانی غنی از سیلیس بوده که حاوی آب ذخیره شده می باشد.

 

زمین شناسی

پرلیت به شکل گنبدهای آتشفشانی پرشیب و عریض بوده که از مواد مذاب درونی و گداره های غلیظ غنی از سیلیس سریع سرد شده تشکیل و سپس با آب های جوی هیدراته می گردد.

 

درجه بندی نسوز

پرلیت با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود.

 

کاربردها

پرلیت خرد شده در دمای حدود 1000 درجه سانتی گراد منبسط شده و تشکیل دانه های کروی پوک و سفید رنگ را می دهد که قابلیت کاربردی نسوز بصورت های متنوع آجر یا جرم در دمای کمتر از 1100 درجه سانتیگراد را می یابد مواد نسوز پرلیتی بعنوان لایه عایق قبل از لایه ایمنی نسوز استفاده می شوند.

 

3) ورمیکولیت (Vermiculite)

 

زمین شناسی

ورمیکولیت بصورت ذخایر کم عمق ناشی از هوازدگی یا دگرسانی هیدروترمال فلوگوپیت، بیوتیت و سایر کانی های آهندار موجود در ترکیبات فوق قلیایی و رسوبات کربناته تشکیل می گردد.

 

درجه بندی نسوز

ورمیکولیت با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود :

 

کاربردها

ورمیکولیت در دمای حدود 1000-900 انبساط یافته و حجم آن نسبت به حجم اولیه تا ده مرتبه افزایش و وزن حجمی آن کاهش می یابد، نقطه ذوب آن 1315 درجه سانتیگراد و دمای زینتر شدن 1260 درجه سانتیگراد می باشد.

ورمیکولیت منبسط شده ورقه ای در صنایع مختلف بعنوان عایق استفاده می شود، این کاربرد می تواند صنایع ساختمانی را هم شامل شود.

مواد نسوز (Refractory Materials)

مواد نسوز، موادی هستند غیر آلی و غیرفلزی که مشخصات فنی خود را در دمای بالا به سختی از دست می دهند و به عنوان مواد سازنده بدنه کوره های صنعتی کاربرد دارند. دمای بالا در سیستم های استاندارد مختلف دنیا بر اساس نقطه ذوب آهن تعریف شده است. بعنوان مثال در سیستم DIN آلمان 1580 درجه سانتی گراد (معادل مخروط زگر 26) و در سیستم ASTM آمریکا 1430 درجه سانتی گراد (معادل PCE15) بعنوان دمای بالا تعریف شده است.

 

کانیهای نسوز (Refractory Minerals)

کانیهای صنعتی با خواص نسوز در بین سایر کانی ها دارای بازار خوبی بوده و علاوه بر آن بسیاری از افزودنی ها، بایندرها (چسب ها) و سایر مواد شیمیایی برای تولید کنندگان محصولات نسوز مورد نیاز می باشند.

در صنایع مصرف کننده کیفیت از جایگاه خاصی برخوردار است، کیفیت مطلوب میتواند روی قیمت تمام شده محصولات از جمله آهن، فولاد، سیمان و ... اثرگذار باشد. با توجه به بحث بهره وری و کاهش قیمت تمام شده حجم ویژه مصرفی نسوز معنی پیدا می کند، به عبارتی مشتریان بدنبال کاهش مصرف نسوز برای هر تن محصول خود می باشند، از این رو کیفیت محصولات جدید با طول عمر بالا جایگاه پیدا می کند و بدنبال خود مواد معدنی مربوطه را تحت تأثیر قرار می دهد.

 

طبقه بندی مواد اولیه نسوز

الف) اسیدی

ب) قلیائی

ج) ویژه

د) عایق

الف) مواد اولیه نسوز اسیدی (Acidic Redractory Raw Materiaals)

               (مجموعه : SiO₂ – Al₂O₃)

1. مواد اولیه سیلیسی (Silica)

2. مواد اولیه آلومین پایین (Low Alumia)

3. مواد اولیه آلومین بالا (High – Alumina)

 

1) مواد اولیه سیلیسی (Silica) :

1-1) کوارتز (Quartz)

فرمول شیمیایی	SiO2
ترکیب شیمیایی	(100%) SiO2
سختی	(Mohs) 7
وزن حجمی	(gr/cc) 65/2
تولید جهانی *	120 میلیون تن در سال (انواع ماسه های سیلیسی صنعتی)
منابع	ذخایر اقتصادی سراسر جهان

* آمار تولید جهانی در این کتاب مربوط به سال 2008 می باشید.

 

زمین شناسی

کوارتز یکی از فراوان ترین کانی های مقاوم شیمیایی بوده که از توده های رسوبی، آذرین و دگرگونی در پوسته زمین بوجود می آید.

 

 

سه نوع اصلی این سنگ ها عبارتند از :

·        سنگ های دگرگونی متشکل از توده بلوری درشت

·        سنگ های رسوبی متشکل از بلورهای ریز متراکم شده

·        ماسه های سیلیسی که از هوازدگی طبیعی و یا فرآوری سنگ های رسوبی و دگرگونی بوجود می آیند.

 

درجه بندی نسوز

* رسوبات سیلیسی :

با بیش از 96 درصد SiO₂ که با افزودن حداکثر 4 درصد Cas بعنوان کمک ذوب در دمای 600 درجه سانتی گراد تشکیل ولاستونیت میدهد.

* سیلیس ذوبی :

با بیش از 5/99 درصد SiO₂ که از طریق ذوب ماسه های سیلیسی توسط الکترود کربنی، قوس کربنی، قوس پلاسما یا اکستروژن پیوسته گازی تولید می گردد و دارای انبساط حرارتی و مقاومت به شوک بسیار پایین می باشند.

 

کاربردها

ترکیب شیمیایی آجرهای سیلیسی

آنالیز شیمیایی	SiO2	Al2O3	Fe2O3	TiO2	CaO
درصد	97-95	5/1<	5/2	2/0	4

 

در پخت آجرهای سیلیسی، درجه تغییرات کریستالی کوارتز به عنوان یک نکته کلیدی محسوب میگردد، این آجرها دارای مقاومت شوک حرارتی مناسب در بالای 600 درجه سانتیگراد و همچنین کیفیت مطلوب تا دمای 1700 درجه سانتی گراد بوده، علاوه بر این دارای مقاومت خوبی در مقابل خورندگی سرباره های اسیدی می باشند، در ترکیب آجرهای سیلیسی با انتقال حرارت و تراکم بسیار بالا، سیلیکون کاربید یا سیلیکون نیترید استفاده می شود. سیلیس ذوبی در نسوزهای صنعت شیشه، کوره های کک سازی و مناطق حساس صنایع فلزات غیرآهنی استفاده می شوند.

 

2) مواد اولیه آلومین پایین (Low Alumia)

1-2) آلومینو ـ فیلوسیلیکات ها (Alumino-Phyllosilicates)

1-1-2) گروه رس ها (Clay Croup)

1-1-1-2) پایروفیلیت (Pyrophyllite)

2-1-1-2) کائولینیت (Kaolinite)

 

1-1-1-2) پ پایروفیلیت (Pyrophyllite)

فرمول شیمیایی	Al2Si4O10(OH)2
ترکیب شیمیایی	(35/28%) Al2O3، (65/66%) SiO2، (5%)H2O
سختی	(Mohs) 5/1-1
وزن حجمی	(gr/cc) 284
تولید جهانی *	3/5/2 میلیون تن در سال
منابع	برزیل، کانادا، هندوستان، ژاپن، کره شمالی، پاکستان، کره جنوبی، آفریقای جنوبی، آمریکا، چین

 

 

 

زمین شناسی

بطور مشخص پایروفیلیت محصول دگرسانی هیدروترمال اسیدی سنگ های آلومینو ـ سیلیکات در دمای بالای 400 درجه سانتی گراد می باشد.

 

انواع پایروفیلیت

* Agalmatolite :

بصورت توده متنوع با ترکیبات جزیی دیگری نظیر مسکویت، میکا، کوارتز، کائولین و کیانیت بوده که غالباً در چین یافت می شود.

* Roseki :

نوعی پایروفیلیت با حداقل سر یزیت، کائولین و کوارتز که غالباً در ژاپن و کره جنوبی یافت می شود.

* Wonderston :

نوعی پایروفیلیت با حداقل کلریت، رتیل و اپیدت که غالباً در آفریقای جنوبی یافت می شود.

 

درجه بندی نسوز

خواص نسوز این گروه از مواد اولیه بستگی به مقدار کانی ها دارد، این ماده اولیه در دمای 1200 درجه سانتیگراد تجزیه و تشکیل ترکیبی از کانی های کریستوبالیت و مولایت میدهد که باعث افزایش سختی از 1 به 8-7 موس می شود، کاهش مقدار سریزیت و قلیائی ها و همچنین تعدیل Fe₂O₃ و TiO₂ به زیر یک درصد و افزایش Al₂O₃ به 21 درصد از الزامات است. میزان Al₂O₃ پایروفیلیت کلسینه بین 29-25 درصد می باشد.

 

کاربردها

پایروفیلیت در مواد ویژه نسوز آلومینو سیلیکات، آجرهای شاموتی عایق و در واگن های کوره استفاده می شود.

 

2-1-1-2) کائولینیت (Kaolinite)

فرمول شیمیایی	Al4 (Si4O10) (OH)3
ترکیب شیمیایی	(2/41%) Al2O3، (48%) SiO2، (8/10%) H2O
سختی	(Mohs) 2
وزن حجمی	(gr/cc) 6/2
تولید جهانی *	8/44 میلیون تن در سال (انواع کائولین ها)
منابع	- رس نسوز (Fireclay) : بسیار گسترده - رس فیلینیتی (Fint clay) : استرالیا، چین، اسرائیل، کره شمالی، آفریقای جنوبی، آمریکا - بال کلی (Ball Clay) : فرانسه، جمهوری چک، آلمان، مجارستان، اسپانیا، اکراین، آمریکا، انگلستان - کائولین کلسینه (Calcined Kaolin) : استرالیا، چین، جمهوری چک، فرانسه، آلمان، ایران، لهستان، اسپانیا، آفریقای جنوبی، اکراین، آمریکا

 

زمین شناسی

کائولینیت حاصل دگرسانی سنگ های غنی از آلومینو سیلیکات بدون آب نظیر فلدسپار پتاسیک در گرانیت ناشی از هوازدگی یا هیدروترمال یا هر دو است، این ذخایر ممکن است در محل طبیعی خود بجا مانده (مانند کورن وال انگلستان) و یا تغییر مکان داده و تشکیل لایه های ضخیم بصورت سنگ های رسوبی نرم را بدهند. (مانند جورجیانی آمریکا).

درجه کائولینیتی شدن، سنگی شدن و فرایندهای پس از آن باعث ایجاد منابع گوناگون کانی های نسوز حاوی کائولین با نام رس های نسوز همانند کائولین پرخلوص، کائولین های بوکسیتی،  می گردد

درجه بندی نسوز

کائولینت خام دارای بیش از 38-35 درصد Al₂O₃ و کائولینیت کلسینه معمولاً دارای 47-42 درصد Al₂ با آلکالی ها و آهن کم می باشند. کائولینیت با درجه خلوص بسیار بالا در دمای 1500-1200 درجه سانتیگراد در کوره های دوار یا قائم کلسینه شده و محصول آن شاموت یا کائولین کلسینه می باشد. مقادیر فازهای شیشه ای، مولایت و کریستوبالیت در این کانی بیار با اهمیت است.

 

کاربردها

کائولینت در آجرهای شاموتی با کمتر از 45 درصد آلومین (بصورت آجرهای شاموتی با نسوزندگی متوسط، خوب و عالی) و آجرهای آلومین بالا با بیش از 45 درصد آلومین (با درصد آلومین : 50، 60، 70، 80) و همچنین طیف وسیعی از جرم های مونولیتیک استفاده می شود

مواد اولیه آلومین بالا (High-Alumina) 1-3) آلومینو ـ نزوسیلیکات ها (Alumino – Nesosilicates) 2-3) هیدراکسیدهای آلومینیم (Aluminium – Hydroxides)   1-3) آلومینو ـ نزوسیلیکات ها (Alumino – Nesosilicates) 1-1-3) گروه سیلیمانیت (Silimanite Group) : 1-1-1-3) آندالوزیت (Andalusite) : 2-1-1-3) کیانیت (Kyanite) 3-1-1-3) سیلیمانیت (Silimanite) 4-1-1-3) مولایت (Mullite)     1-1-1-3) آندالوزیت (Andalusite) : فرمول شیمیایی Al2 SiO5 ترکیب شیمیایی (98/62%) Al2O3، (02/37%) SiO2 سختی (Mohs) 7 وزن حجمی (gr/cc) 2/3-1/3 تولید جهانی * 350-300 هزار تن در سال   منابع چین، آفریقا جنوبی، فرانسه، پرو، اسپانیا     زمین شناسی آندالوزیت بصورت کانی دگرگون شده مجاورتی در رسوبات غنی از رس که در معرض حرارت ناشی از توده آذرین درونی قرار گرفته و همچنین در سنگ های دگرگونی ناحیه ای نظیر شیست و گنایس و به شکل رگه ای در مجاورت پگماتیت ها یافت می گردد.   2-1-1-3) کیانیت (Kyanite) فرمول شیمیایی Al2 SiO5 ترکیب شیمیایی (98/62%) Al2O3، (02/37%) SiO2 سختی (Mohs) 7-4 وزن حجمی (gr/cc) 67/3-5/3 تولید جهانی * 200 هزار تن در سال  منابع استرالیا، چین، هند، اکراین، آمریکا، زیمباوه     زمین شناسی کیانیت در سنگ های رسوبی غنی از رس که بصورت ناحیه ای دگرگون شده (مانند گنایس و شیست) به همراه گارنت، استائورلیت، میکا، کوارتز و همچنین بصورت کریستال های کشیده بزرگ در رگه های پگماتیت، کوارتز و بعضی رسوبات ماسه ای ساحلی یافت می شود.   3-1-1-3) سیلیمانیت (Silimanite) فرمول شیمیایی Al2 SiO5 ترکیب شیمیایی (98/62%) Al2O3، (02/37%) SiO2 سختی (Mohs) 5/7-5/6 وزن حجمی (gr/cc) 7/3-23/3 تولید جهانی * بیشتر از 30 هزار تن در سال  منابع چین، هندوستان   زمین شناسی نمونه ای از سیلیمانیت بصورت دگرگونی در حرارت بالا در شیست ها و گنایس ها یافت می شود.   درجه بندی نسوز آندالوزیت، کیانیت و سیلیمانیت خام مستلزم 65-60 درصد Al2O3 و قلیایی های کم می باشد.   کاربردها کاربرد سیلیمانیت در آجرهای آلومین بالا (با 85-45 درصد آلومین) باعث عالی شدن مقاومت خزشی، مقاومت به شوک حرارتی و مقاومت در مقابل سرپاره هایی با درصد پایین آهن و آهک می شود. نسوزهای سیلیمانیتی در صنایع آهن و فولاد، کوره های زبانه سوز، صنعت شیشه و کوره های مهندسی استفاده می گردد. آندالوزیت جانشین بوکسیت در برخی از کاربردها می باشد.   4-1-1-3) مولایت (Mullite) فرمول شیمیایی Al6 Si2O13 ترکیب شیمیایی (79/71%) Al2O3، (21/28%) SiO2 سختی (Mohs) 7-6 وزن حجمی (gr/cc) 1/3-3 تولید جهانی * مولایت زینتر شده : 650-500 هزار تن مولایت ذوبی : کمتر از 100 هزار تن در سال منابع مولایت زینتر شده : برزیل، چین، آلمان، ژاپن، آمریکا، هند مولایت ذوبی : برزیل، چین، مجارستان، آلمان، ژاپن، آمریکا زمین شناسی مولایت از جمله کانی های کمیاب است که با ذوب طبیعی مجدد رس های دوره ترشیاری تشکیل شده است، استخراج ذخایر مولایتی اقتصادی نیست.   درجه بندی نسوز مولایت مصنوعی از طریق مخلوط کانی های آلومینا سیلیکات منتخب شامل کیانیت، بوکسیت، آلومینای کلسینه، ماسه سیلیسی و کائولین بروش کلسینه (بنام مولایت زینتر شده) و بروش ذوبی (بنام مولایت ذوبی) حاصل می گردد. مولایت مصنوعی اقتصادی دارای 40، 50 و 70 درصد آلومین، کمتر از یک درصد اکسید آهن، کریستوبالیت کم و 87-65 درصد فازمولایت می باشد.   کاربردها آجرهای نسوز با مولایت زینتر شده دارای 72 درصد آلومین بوده در حالیکه درصد آلومین در آجرهای نسوز با مولایت ذوبی به 75 درصد می رسد. مولایت بدست آمده از کلسینه کردن بوکسیت و سیلیس بعنوان مواد نسوز در صنعت شیشه و فولاد استفاده می شوند.     2-3) هیدراکسیدهای آلومینیم (Aluminium – Hydroxides) 1-2-3) گروه بوکسیت (Bauxite Group) 1-1-2-3) بوکسیت (Bauxite) 2-1-2-3) اکسیدهای آلومینیوم (Aluminas) 1-1-2-3) بوکسیت (Bauxite) یک توده بوکسیتی اصولاً شامل مخلوطی از سه نوه هیدراکسید آلومینیوم بنام های بوهمیت، دیاسپور و ژیپسیت در اندازه های متنوع توام با ناخالصی هایی نظیر اکسیدهای آهن، تیتانیوم، سیلیس و کانی های رسی می باشد.   بوهمیت (Bohemite) فرمول شیمیایی AlO(OH) ترکیب شیمیایی (98/84%) Al2O3، (02/15%) H2O سختی (Mohs) 3 وزن حجمی (gr/cc) 3   دیاسپور (Diaspor) فرمول شیمیایی HAlO2 ترکیب شیمیایی (98/84%) Al2O3، (02/15%) H2O سختی (Mohs) 7-5/6 وزن حجمی (gr/cc) 5/3-3/3             ژیپسیت (Gibsite) فرمول شیمیایی Al(OH)3 ترکیب شیمیایی (35/65%) Al2O3، (65/34%) H2O سختی (Mohs) 5/3-5/2 وزن حجمی (gr/cc) 4/2   تولید جهانی بوکسیت کلسینه جهت کاربرد در صنعت نسوز : 2/1-1 میلیون تن در سال بوکسیت خام جهت کاربرد در صنعت غیرآهنی : 22-18 میلیون تن در سال منابع بوکسیت خام جهت کاربرد در صنعت فلزات غیرآهنی : استرالیا، برزیل، یونان، گینه، گویانا، ایتالیا، روسیه، ترکیه بوکسیت کلسینه جهت کاربرد در صنعت نسوز : چین، گویانا   زمین شناسی بوکسیت در توده های جوانتر مزوزوئیک و ترشیاری یافت می گردد و حاصل هوازدگی استوایی سنگهای آلومینیوم دار می باشد. فاکتورهای گوناگونی در شکل ذخائر بوکسیتی، جدایش سازه های اصلی و درجه بوکسیتی شدن موثر می باشد.   درجه بندی نسوز بوکسیت در دمای 1650 درجه سانتی گراد در کوره های دوار یا قایم کلسینه می گردد. انواع بوکسیت Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 وزن حجمی بوکسیت خام Min 55% 2% 5% 3% - بوکسیت کلسینه Min 85% 5/2% 5/7% 4% 25/3-3   کاربردها آجرهای بوکسیتی تا 95 درصد آلومین در پاتیل ها، سقف کوره قوس های الکتریکی، کوره دوار سیمان و آجرهای بوکسیتی فسفات باند در کوره های ذوب آلومینیوم و کوره های دوار سیمان استفاده می شوند.   2-1-2-3) اکسیدهای آلومینیوم (Aluminas) : * آلومینای کلسینه مصنوعی (Synthetic Alumina) * تبولار آلومینا (Tabular Alumina) * آلومینای ذوبی قهوه ای (Brown Fused Alumina) * آلومینای ذوبی سفید .(White Fused Alumina)   * آلومینای کلسینه مصنوعی (Synthetic Alumina) این نوع آلومینا طی فرایند بایر بصورت مراحل خردایش بوکسیت، جدایش هیدراکسید آلومینیم و کلسینه کردن آن بدست می آید. فرمول شیمیایی Al2O3 ترکیب شیمیایی (5/99%>) Al2O3، (3/0-01/0%) Na2O تولید جهانی 2/2-2 میلیون تن در سال منابع جهانی استرالیا، برزیل، چین، آلمان، مجارستان، هند، هلند، آمریکا   درجه بندی نسوز آلومینای کلسینه مصنوعی با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود : نوع آلومینا Al2O3 Na2O آلومینای کلسینه (پرخلوص) 5/99%> 01/0% آلومینای کلسینه (کم سودا) 5/99%> 1/0-03/0% آلومینای کلسینه (متوسط) 5/99%> 3/0-1/0% آلومینای کلسینه (استاندارد) 5/99%> 7/0-3/0%   * تبولار آلومینا (Tabular Alumina) تبولارآلومینا از طریق آسیاب و گندله سازی آلومینای کلسینه و زینتر کردن آن در کوره عمودی در دمای 1925-1815 درجه سانتی گراد حاصل می شود، این ماده اولیه از نظر ترکسیب شیمیایی تقریباً دارای صد در صد Al2O3 بوده و کریستال های آن به شکل قرص های هگزاگونال بزرگ و پهن می باشند. فرمول شیمیایی Al2O3 ترکیب شیمیایی (99%>) Al2O3 سختی (Mohs) 9 وزن حجمی (gr/cc) 8/3-6/3 تولید جهانی دقیقاً مشخص نیست منابع اروپا   * آلومینای ذوبی قهوه ای (Brown Fused Alumina) آلومینای ذوبی قهوه ای از طریق کلسینه کردن بوکسیت با درصد سختی بالا در دمای 1100 و سپس ذوب آن بهمراه آلومینای کلسینه، کک و آهن در دمای بالای 2000 بدست می آید.   فرمول شیمیایی Al2O3 ترکیب شیمیایی (96%>) Al2O3، (7/2-4/1%) TiO2 سختی (Mohs) 9 وزن حجمی (gr/cc) 95/3 تولید جهانی 1-9/0 میلیون تن در سال منابع برزیل، چین، جمهوری چک، فرانسه، آلمان، مجارستان، هند، لهستان، اسلوانی، اکراین، آمریکا، ونزوئلا   درجه بندی نسوز آلومینای ذوبی قهوه ای با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود : نوع آلومینا Al2O3 TiO2 آلومینای ذوبی قهوه ای (استاندارد) 96%> 7/2 % آلومینای ذوبی قهوه ای (نیمه شکننده) 96%> 4/1 %   * آلومینای ذوبی سفید (White Fused Alumina) آلومینای ذوبی سفید نسبت به آلومینای ذوبی قهوه ای بسیار پرخلوص تر است و با ذوب آلومینای تولید شده به روش بایر در کوره قوس الکتریکی در دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد بدست   می­آید.         فرمول شیمیایی Al2O3 ترکیب شیمیایی (9/99-5/99%) Al2O3، (4/0-018/0%) Na2O سختی (Mohs) 9 وزن حجمی (gr/cc) 97/3 تولید جهانی 500-400 هزار تن در سال منابع استرالیا، برزیل، چین، فرانسه، مجارستان، هند، ژاپن، روسیه، کره جنوبی، آمریکا، ونزوئلا     درجه بندی نسوز آلومینای ذوبی سفید با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود : نوع آلومینا Al2O3 Na2O آلومینای ذوبی سفید (پرخلوص) 9/99-5/99 018/0 آلومینای ذوبی سفید (با خلوص متوسط) 9/99-5/99 05/0 آلومینای ذوبی سفید (با خلوص کم) 5/99-99 4/0%     کاربردها (انواع آلومینا) آلومینا با درجات متنوع دارای مقاومت بالا در مقابل خورندگی شیمیایی و مکانیکی بوده و بطور گسترده در نسوزهای شکل دار (آجرها)، نسوزهای مونولیتیک و سیمانهای کلسیم آلومینات استفاده می شوند.

 

عنوان :

استاندارد دیرگدازها

تهیه و تنظیم :

عظیم کریمی طاهر، عباسعلی خدادادی، سعید علی اصغرزاده

 

 

سال 1391

تعریف مواد نسوز (Refractory Materials)

مواد نسوز، موادی هستند غیر آلی و غیرفلزی که مشخصات فنی خود را در دمای بالا به سختی از دست می دهند و به عنوان مواد سازنده بدنه کوره های صنعتی کاربرد دارند. دمای بالا در سیستم های استاندارد مختلف دنیا بر اساس نقطه ذوب آهن تعریف شده است. بعنوان مثال در سیستم DIN آلمان 1580 درجه سانتی گراد (معادل مخروط زگر 26) و در سیستم ASTM آمریکا 1430 درجه سانتی گراد (معادل PCE15) بعنوان دمای بالا تعریف شده است.

 

کانیهای نسوز (Refractory Minerals)

کانیهای صنعتی با خواص نسوز در بین سایر کانی ها دارای بازار خوبی بوده و علاوه بر آن بسیاری از افزودنی ها، بایندرها (چسب ها) و سایر مواد شیمیایی برای تولید کنندگان محصولات نسوز مورد نیاز می باشند.

در صنایع مصرف کننده کیفیت از جایگاه خاصی برخوردار است، کیفیت مطلوب میتواند روی قیمت تمام شده محصولات از جمله آهن، فولاد، سیمان و ... اثرگذار باشد. با توجه به بحث بهره وری و کاهش قیمت تمام شده حجم ویژه مصرفی نسوز معنی پیدا می کند، به عبارتی مشتریان بدنبال کاهش مصرف نسوز برای هر تن محصول خود می باشند، از این رو کیفیت محصولات جدید با طول عمر بالا جایگاه پیدا می کند و بدنبال خود مواد معدنی مربوطه را تحت تأثیر قرار می دهد.

 

طبقه بندی مواد اولیه نسوز

الف) اسیدی

ب) قلیائی

ج) ویژه

د) عایق

الف) مواد اولیه نسوز اسیدی (Acidic Redractory Raw Materiaals)

               (مجموعه : SiO₂ – Al₂O₃)

1. مواد اولیه سیلیسی (Silica)

2. مواد اولیه آلومین پایین (Low Alumia)

3. مواد اولیه آلومین بالا (High – Alumina)

 

1) مواد اولیه سیلیسی (Silica) :

1-1) کوارتز (Quartz)

* آمار تولید جهانی در این کتاب مربوط به سال 2008 می باشید.

 

زمین شناسی

کوارتز یکی از فراوان ترین کانی های مقاوم شیمیایی بوده که از توده های رسوبی، آذرین و دگرگونی در پوسته زمین بوجود می آید.

 

 

سه نوع اصلی این سنگ ها عبارتند از :

·        سنگ های دگرگونی متشکل از توده بلوری درشت

·        سنگ های رسوبی متشکل از بلورهای ریز متراکم شده

·        ماسه های سیلیسی که از هوازدگی طبیعی و یا فرآوری سنگ های رسوبی و دگرگونی بوجود می آیند.

 

درجه بندی نسوز

* رسوبات سیلیسی :

با بیش از 96 درصد SiO₂ که با افزودن حداکثر 4 درصد Cas بعنوان کمک ذوب در دمای 600 درجه سانتی گراد تشکیل ولاستونیت میدهد.

* سیلیس ذوبی :

با بیش از 5/99 درصد SiO₂ که از طریق ذوب ماسه های سیلیسی توسط الکترود کربنی، قوس کربنی، قوس پلاسما یا اکستروژن پیوسته گازی تولید می گردد و دارای انبساط حرارتی و مقاومت به شوک بسیار پایین می باشند.

 

کاربردها

ترکیب شیمیایی آجرهای سیلیسی

 

در پخت آجرهای سیلیسی، درجه تغییرات کریستالی کوارتز به عنوان یک نکته کلیدی محسوب میگردد، این آجرها دارای مقاومت شوک حرارتی مناسب در بالای 600 درجه سانتیگراد و همچنین کیفیت مطلوب تا دمای 1700 درجه سانتی گراد بوده، علاوه بر این دارای مقاومت خوبی در مقابل خورندگی سرباره های اسیدی می باشند، در ترکیب آجرهای سیلیسی با انتقال حرارت و تراکم بسیار بالا، سیلیکون کاربید یا سیلیکون نیترید استفاده می شود. سیلیس ذوبی در نسوزهای صنعت شیشه، کوره های کک سازی و مناطق حساس صنایع فلزات غیرآهنی استفاده می شوند.

 

2) مواد اولیه آلومین پایین (Low Alumia)

1-2) آلومینو ـ فیلوسیلیکات ها (Alumino-Phyllosilicates)

1-1-2) گروه رس ها (Clay Croup)

1-1-1-2) پایروفیلیت (Pyrophyllite)

2-1-1-2) کائولینیت (Kaolinite)

 

1-1-1-2) پ پایروفیلیت (Pyrophyllite)

 

 

 

زمین شناسی

بطور مشخص پایروفیلیت محصول دگرسانی هیدروترمال اسیدی سنگ های آلومینو ـ سیلیکات در دمای بالای 400 درجه سانتی گراد می باشد.

 

انواع پایروفیلیت

* Agalmatolite :

بصورت توده متنوع با ترکیبات جزیی دیگری نظیر مسکویت، میکا، کوارتز، کائولین و کیانیت بوده که غالباً در چین یافت می شود.

* Roseki :

نوعی پایروفیلیت با حداقل سر یزیت، کائولین و کوارتز که غالباً در ژاپن و کره جنوبی یافت می شود.

* Wonderston :

نوعی پایروفیلیت با حداقل کلریت، رتیل و اپیدت که غالباً در آفریقای جنوبی یافت می شود.

 

درجه بندی نسوز

خواص نسوز این گروه از مواد اولیه بستگی به مقدار کانی ها دارد، این ماده اولیه در دمای 1200 درجه سانتیگراد تجزیه و تشکیل ترکیبی از کانی های کریستوبالیت و مولایت میدهد که باعث افزایش سختی از 1 به 8-7 موس می شود، کاهش مقدار سریزیت و قلیائی ها و همچنین تعدیل Fe₂O₃ و TiO₂ به زیر یک درصد و افزایش Al₂O₃ به 21 درصد از الزامات است. میزان Al₂O₃ پایروفیلیت کلسینه بین 29-25 درصد می باشد.

 

کاربردها

پایروفیلیت در مواد ویژه نسوز آلومینو سیلیکات، آجرهای شاموتی عایق و در واگن های کوره استفاده می شود.

 

2-1-1-2) کائولینیت (Kaolinite)

 

زمین شناسی

کائولینیت حاصل دگرسانی سنگ های غنی از آلومینو سیلیکات بدون آب نظیر فلدسپار پتاسیک در گرانیت ناشی از هوازدگی یا هیدروترمال یا هر دو است، این ذخایر ممکن است در محل طبیعی خود بجا مانده (مانند کورن وال انگلستان) و یا تغییر مکان داده و تشکیل لایه های ضخیم بصورت سنگ های رسوبی نرم را بدهند. (مانند جورجیانی آمریکا).

درجه کائولینیتی شدن، سنگی شدن و فرایندهای پس از آن باعث ایجاد منابع گوناگون کانی های نسوز حاوی کائولین با نام رس های نسوز همانند کائولین پرخلوص، کائولین های بوکسیتی، رس فیلینیتی (Flint Clay)، رس نسوز (Fire clay) و بال کلی (Ball Clay) می گردد.

 

درجه بندی نسوز

کائولینت خام دارای بیش از 38-35 درصد Al₂O₃ و کائولینیت کلسینه معمولاً دارای 47-42 درصد Al₂ با آلکالی ها و آهن کم می باشند. کائولینیت با درجه خلوص بسیار بالا در دمای 1500-1200 درجه سانتیگراد در کوره های دوار یا قائم کلسینه شده و محصول آن شاموت یا کائولین کلسینه می باشد. مقادیر فازهای شیشه ای، مولایت و کریستوبالیت در این کانی بیار با اهمیت است.

 

کاربردها

کائولینت در آجرهای شاموتی با کمتر از 45 درصد آلومین (بصورت آجرهای شاموتی با نسوزندگی متوسط، خوب و عالی) و آجرهای آلومین بالا با بیش از 45 درصد آلومین (با درصد آلومین : 50، 60، 70، 80) و همچنین طیف وسیعی از جرم های مونولیتیک استفاده می شود.

 

3) مواد اولیه آلومین بالا (High-Alumina)

1-3) آلومینو ـ نزوسیلیکات ها (Alumino – Nesosilicates)

2-3) هیدراکسیدهای آلومینیم (Aluminium – Hydroxides)

 

1-3) آلومینو ـ نزوسیلیکات ها (Alumino – Nesosilicates)

1-1-3) گروه سیلیمانیت (Silimanite Group) :

1-1-1-3) آندالوزیت (Andalusite) :

2-1-1-3) کیانیت (Kyanite)

3-1-1-3) سیلیمانیت (Silimanite)

4-1-1-3) مولایت (Mullite)

 

 

1-1-1-3) آندالوزیت (Andalusite) :

 

زمین شناسی

آندالوزیت بصورت کانی دگرگون شده مجاورتی در رسوبات غنی از رس که در معرض حرارت ناشی از توده آذرین درونی قرار گرفته و همچنین در سنگ های دگرگونی ناحیه ای نظیر شیست و گنایس و به شکل رگه ای در مجاورت پگماتیت ها یافت می گردد.

 

2-1-1-3) کیانیت (Kyanite)

 

زمین شناسی

کیانیت در سنگ های رسوبی غنی از رس که بصورت ناحیه ای دگرگون شده (مانند گنایس و شیست) به همراه گارنت، استائورلیت، میکا، کوارتز و همچنین بصورت کریستال های کشیده بزرگ در رگه های پگماتیت، کوارتز و بعضی رسوبات ماسه ای ساحلی یافت می شود.

 

3-1-1-3) سیلیمانیت (Silimanite)

 

زمین شناسی

نمونه ای از سیلیمانیت بصورت دگرگونی در حرارت بالا در شیست ها و گنایس ها یافت می شود.

 

درجه بندی نسوز

آندالوزیت، کیانیت و سیلیمانیت خام مستلزم 65-60 درصد Al₂O₃ و قلیایی های کم می باشد.

 

کاربردها

کاربرد سیلیمانیت در آجرهای آلومین بالا (با 85-45 درصد آلومین) باعث عالی شدن مقاومت خزشی، مقاومت به شوک حرارتی و مقاومت در مقابل سرپاره هایی با درصد پایین آهن و آهک می شود. نسوزهای سیلیمانیتی در صنایع آهن و فولاد، کوره های زبانه سوز، صنعت شیشه و کوره های مهندسی استفاده می گردد. آندالوزیت جانشین بوکسیت در برخی از کاربردها می باشد.

 

4-1-1-3) مولایت (Mullite)

زمین شناسی

مولایت از جمله کانی های کمیاب است که با ذوب طبیعی مجدد رس های دوره ترشیاری تشکیل شده است، استخراج ذخایر مولایتی اقتصادی نیست.

 

درجه بندی نسوز

مولایت مصنوعی از طریق مخلوط کانی های آلومینا سیلیکات منتخب شامل کیانیت، بوکسیت، آلومینای کلسینه، ماسه سیلیسی و کائولین بروش کلسینه (بنام مولایت زینتر شده) و بروش ذوبی (بنام مولایت ذوبی) حاصل می گردد.

مولایت مصنوعی اقتصادی دارای 40، 50 و 70 درصد آلومین، کمتر از یک درصد اکسید آهن، کریستوبالیت کم و 87-65 درصد فازمولایت می باشد.

 

کاربردها

آجرهای نسوز با مولایت زینتر شده دارای 72 درصد آلومین بوده در حالیکه درصد آلومین در آجرهای نسوز با مولایت ذوبی به 75 درصد می رسد. مولایت بدست آمده از کلسینه کردن بوکسیت و سیلیس بعنوان مواد نسوز در صنعت شیشه و فولاد استفاده می شوند.

 

 

2-3) هیدراکسیدهای آلومینیم (Aluminium – Hydroxides)

1-2-3) گروه بوکسیت (Bauxite Group)

1-1-2-3) بوکسیت (Bauxite)

2-1-2-3) اکسیدهای آلومینیوم (Aluminas)

1-1-2-3) بوکسیت (Bauxite)

یک توده بوکسیتی اصولاً شامل مخلوطی از سه نوه هیدراکسید آلومینیوم بنام های بوهمیت، دیاسپور و ژیپسیت در اندازه های متنوع توام با ناخالصی هایی نظیر اکسیدهای آهن، تیتانیوم، سیلیس و کانی های رسی می باشد.

 

بوهمیت (Bohemite)

 

دیاسپور (Diaspor)

 

 

 

 

 

 

ژیپسیت (Gibsite)

 

 

زمین شناسی

بوکسیت در توده های جوانتر مزوزوئیک و ترشیاری یافت می گردد و حاصل هوازدگی استوایی سنگهای آلومینیوم دار می باشد. فاکتورهای گوناگونی در شکل ذخائر بوکسیتی، جدایش سازه های اصلی و درجه بوکسیتی شدن موثر می باشد.

 

درجه بندی نسوز

بوکسیت در دمای 1650 درجه سانتی گراد در کوره های دوار یا قایم کلسینه می گردد.

 

کاربردها

آجرهای بوکسیتی تا 95 درصد آلومین در پاتیل ها، سقف کوره قوس های الکتریکی، کوره دوار سیمان و آجرهای بوکسیتی فسفات باند در کوره های ذوب آلومینیوم و کوره های دوار سیمان استفاده می شوند.

 

2-1-2-3) اکسیدهای آلومینیوم (Aluminas) :

* آلومینای کلسینه مصنوعی (Synthetic Alumina)

* تبولار آلومینا (Tabular Alumina)

* آلومینای ذوبی قهوه ای (Brown Fused Alumina)

* آلومینای ذوبی سفید .(White Fused Alumina)

 

* آلومینای کلسینه مصنوعی (Synthetic Alumina)

این نوع آلومینا طی فرایند بایر بصورت مراحل خردایش بوکسیت، جدایش هیدراکسید آلومینیم و کلسینه کردن آن بدست می آید.

 

درجه بندی نسوز

آلومینای کلسینه مصنوعی با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود :

 

* تبولار آلومینا (Tabular Alumina)

تبولارآلومینا از طریق آسیاب و گندله سازی آلومینای کلسینه و زینتر کردن آن در کوره عمودی در دمای 1925-1815 درجه سانتی گراد حاصل می شود، این ماده اولیه از نظر ترکسیب شیمیایی تقریباً دارای صد در صد Al₂O₃ بوده و کریستال های آن به شکل قرص های هگزاگونال بزرگ و پهن می باشند.

 

* آلومینای ذوبی قهوه ای (Brown Fused Alumina)

آلومینای ذوبی قهوه ای از طریق کلسینه کردن بوکسیت با درصد سختی بالا در دمای 1100 و سپس ذوب آن بهمراه آلومینای کلسینه، کک و آهن در دمای بالای 2000 بدست می آید.

 

 

درجه بندی نسوز

آلومینای ذوبی قهوه ای با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود :

 

* آلومینای ذوبی سفید (White Fused Alumina)

آلومینای ذوبی سفید نسبت به آلومینای ذوبی قهوه ای بسیار پرخلوص تر است و با ذوب آلومینای تولید شده به روش بایر در کوره قوس الکتریکی در دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد بدست   می­آید.

 

 

 

 

 

 

درجه بندی نسوز

آلومینای ذوبی سفید با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود :

 

 

کاربردها (انواع آلومینا)

آلومینا با درجات متنوع دارای مقاومت بالا در مقابل خورندگی شیمیایی و مکانیکی بوده و بطور گسترده در نسوزهای شکل دار (آجرها)، نسوزهای مونولیتیک و سیمانهای کلسیم آلومینات استفاده می شوند.

 

 

ب) مواد اولیه نسوز قلیایی (Basic Refractory Raw Materials)

            (مجموعه Fe₂O₃ – MgO/C_aO – Cr₂O₃ – SiO₂)

1. منیزیت (Magnesite)

2. کرومیت (Chromite)

3. اولیوین (Olivine)

4. دولومیت (Dolomite)

 

1. منیزیت (Magnesite)

 

 

زمین شناسی

رسوبات منیزیتی دو نوعند :

- رسوبات منیزیتی نهان بلورین توده ای که از دگرسانی سرنتین و هوازدگی سنگ های فوق قلیایی تشکیل می گردند.

- رسوبات منیزیتی بلورین که از دگرسانی سنگ های آهکی و دولومیتی سیال غنی از MgO تشکیل می گردند.

 

درجه بندی نسوز

اکسید منیزیوم طبیعی از سنگ منیزیتی و اکسید منیزیوم مصنوعی از آب دریا و ذخایر شور غنی از MgO فعل و انفعال یافته با سنگ آهک یا دولومیت سرچشمه می گیرند.

 

منیزیای زینتر شده [Dead Burned Magnesia (D.B.M)] :

ابتدا منیزیت خام را در کوره دوار یا قائم کلسینه و سپس بصورت هیدراکسید، بریکت نموده و در دمای 1700 درجه سانتیگراد زینتر می کنند، این منیزیا دارای 88 تا 99 درصد MgO و مقادیر جزیی اکسیدهایی نظیر SiO₂, CaO, B₂O₃, Al₂O₃, Fe₂O₃ می باشد. بعلت منشا مواد اولیه و نحوه کلسینه و زینتر کردن، این نوع منیزیا از نظر : نسبت (C/S)، وزن حجمی و اندازه دانه های بلورین متنوع می باشد.

منیزیای زینتر شده پرخلوص بیش از 97 درصد MgO، در حالیکه منیزیای زینتر شده با خلوص متوسط یا کم خلوص دارای 97-90 درصد MgO است، وزن حجمی منیزیای زینتر شده پرخلوص بیش از 40/3 گرم بر سانتیمتر مکعب و اندازه دانه های بلورین 120 میکرون می باشد.

 

 

منیزیای ذوبی الکتریکی [Fused Magnesia F.M)] :

معمولاً با ذوب منیزیت خام، کلسینه یا زینتر شده در کوره قوس الکتریکی بدست می آید. مقدار MgO از 96 تا 99 درصد، نسبت C/S معادل 1/2، وزن حجمی بیشتر از 5/3 گرن بر سانتیمتر مکعب و اندازه دانه های بلورین بیشتر از 1000 میکرون می باشد.

 

کاربردها

منیزیا در آجرهای کم آهن (با 99-90 درصد MgO) و پرآ]ن (با 95-88 درصد MgO) و همچنین در آجرهای منیزیا ـ کربن، منیزیا ـ کرومیت، منیزیا ـ اسپینل، اسپینل، منیزیا ـ زیرکونیا، منیزیا ـ زیرکون، منیزیا ـ دولومیت استفاده می شود، منیزیای زینتر شده کم خلوص در مواد نسوز مونولیتیک کاربرد دارند.

آجرهای منیزیایی دارای استحکاک حرارتی بالا و مقاومت رضایت بخش بوده و در بخش هایی از صنعت فولاد، سیمان که با خوردگی و سایش شدید مواجه می باشند استفاده می گردند.

 

2) کرومیت (Chromite)

 

 

زمین شناسی

این کانی در سنگ های فوق قلیایی نظیر : پریدوتیت، دونیت یا سرپنتین یافت می شود، 98 درصد ذخایر کرومیتی و مواد همراه آن جزء رسوبات بزرگ چینه ای محسوب می شوند. همچنین بصورت رسوبات کوچکتر و غیر هموار در مخلوط های افیولیتی پدیدار می گردد.

 

درجه بندی نسوز

کرومیت با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود :

 

کاربردها

کرومیت باعث افزایش مقاومت شوک حرارتی و مقاومت در مقابل خورندگی سرباره می شود، آجرهای کرومیتی با کمتر از 30 درصد MgO و بیشتر از 30 درصد Cr₂O₃ و همچنین آجرهای پیکروکرومیتی با بیشتر از 75 درصد Cr₂O در صنایع متالوژی فلزی و غیرفلزی و شیشه کاربرد دارند، در صنعت سیمان بصورت گسترده آجر منیزیت ـ اسپینل و منیزیت ـ هر سینیت جایگزین آجر منیزیت کرومیتی شده است.

 

 

 

 

 

 

3) اولیوین (Olivine)

 

زمین شناسی

بیش از 9 درصد اولیوین شامل ترکیبات اصلی سنگ های قلیایی و فوق قلیایی همراه با دونیت  می­باشد، فورستریت در توده های دولومیتی که در معرض دگرگونی هستند پدید می آید، بیشترین بهره برداری و استخراج اقتصادی اولیوین های دگرسان شده سرپانتینی هستند.

 

درجه بندی نسوز

اغلب اولیوین های نسوز از نوع فورستریتی بوده و با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی میشوند:

 

 

 

کاربردها

اولیوین به شکل آجر و جرم های متنوع پاشیدنی، کوبیدنی و ریختنی کاربرد دارد بعنوان مثال : جرم پر کننده مجرای خروج مذاب کوره های قوس الکتریکی EBT و جرم روکش تاندیش.

 

4) دولومیت

 

زمین شناسی

معمولاً دولومیت بصورت لایه های ضخیم در توده های رسوبی تجمع می کند علاوه بر این به روش دولومیتی شدن یعنی واکنش Mg⁺⁺ آّ دریا بر روی سنگ های آهکی تشکیل می گردد، در هر حال دولومیت با کیفیت نسوز نسبتاً کمیاب می باشد.

درجه خلوص دولومیت که تعیین کننده پتانسیل حد نسوزندگی محصول نهایی است تحت تأثیر عواملی نظیر : ترکیب شیمیایی، درجه تبلور و کل ساختار کانی شناسی می باشد.

 

 

 

درجه بندی نسوز

دولومیت زینتر شده : دولومیت خام در کوره های دوار یا عمودی تا دمای 2000-1800 کلسینه و زینتر و با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود.

 

همچنین به روش دو مرحله ای یعنی ابتدا کلسینه کردن تا دمای 1000 درجه سانتیگراد و بعد از هیدراته شدن و تولید بریکت، محصول نهایی را معمولاً در کوره عمودی تا 1600 درجه سانتیگراد بدست می آورند.

 

کاربردها

دولومیت نسوز بصورت انواع آجر و مواد ویژه کاربرد دارد بعنوان مثال : آجرهای دولومیتی با اتصال شیمیایی و سرامیکی با 70-40 درصد MgO. بخش دیگری از فرآورده های نسوز دولومیتی همراه با کربن، منیزیا، زیر کونیا، اکسیدهای آهن و کانیهای ذوبی در صنایع آهن و فولاد، سیمان و آهک استفاده می شوند.

 

ج) مواد اولیه نسوز ویژه (Special Refractory Raw Materials)

1. گرافیت (Graphite)

2. زیرکون (Zircon)

3. بادلیت (Baddeleyite)

4. سیلیکون کاربید (Silicon Carbide)

1. گرافیت (Graphite)

 

زمین شناسی

گرافیت بصورت کریستال های بسیار ریز تا درشت حاصل دگرگونی ناحیه ای و مجاورتی سنگ های رسوبی کربن دار بوده و بصورت ورقه ای درشت و پرخلوص در سیستم های رگه ای هیدروترمال یافت می شود.

 

درجه بندی نسوز

گرافیت متبلور ورقه ای (به ابعاد 5 میلی متر) با 97-75 درص کربن و گرافیت غیر متبلور با 99-75 درصد کربن و همچنین گرافیت مصنوعی و فرآورده های کربنی از : معادن کک، انتراسیت کلسینه توسط گاز و برق، کک نفتی و کک قطرانی بدست می آید.

 

 

 

 

کاربردها

گرافیت دارای هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار خوب و ضریب انبساط حرارتی کم می باشد، گرافیت غیرمتبلور با 92 درصد کربن و بخشی از گرافیت با 94 درصد کربن و همچنین با 99 درصد کربن در آجرهای کربمی و گرافیتی استفاده می شوند.

فرآورده های نسوز کربنی و گرافیتی بصورت بلوک های کربنی در کف کوره بلند، بصورت جرم های ویژ] کوبیدنی در مخازن الکترولیز آلومینیوم و همچنین در کوره های قوس الکتریکی و مخازن مقاوم به اسید کاربرد دارند.

 

2. زیرکون (Zircon)

 

زمین شناسی

منابع اصلی و اقتصادی زیرکون در ماسه های ساخلی و رودخانه هاست، زیرکون یک کانی معمول و همراه در سنگ های آذرین اسیدی مانند گرانیت، سینیت و یک سازه اصلی در بعضی نفلین سینیت هاست.

 

درجه بندی نسوز

زیرکون با 66 درصد ZrO₂ و دانه های کمتر از 3 میلیمتر

 

3. بادلیت (Baddeleyite)

 

زمین شناسی

بادلیت یک کانی نسبتاً نادر همراه با توده های آذرین اسیدی و نیمه قلیایی و همچنین بصورت ترکیبات نفوذی کربناته شامل : آپاتیت، فورسترین و مگنتیت می باشد.

 

درجه بندی نسوز

بادلیت با 66 درصد ZrO₂

 

کاربردها

زیرکن و بادلیت دارای حد نسوزندگی بسیار بالا و نقطه ذوب بیش از 2430 درجه سانتی گراد    می باشد. پایداری شیمیایی همراه با ضریب حرارتی قابل پیش بینی و کم و همچنین ترشوندگی پایین توسط فلز مذاب و نفوذ حرارتی عالی، فرآورده های نسوز زیرکونی را قابل کاربرد در آستر نسوز پاتیل فولادسازی، نازل های ریخته گری مداوم، کوره های ذوب شیشه و سیمان نسوز کرده است، علاوه بر این بادلیت همراه با سایر مواد اولیه نسوز نظیر : سیلیس و آلومینا بصورت نسوزهای :

آلومینا ـ زیرکونیا و آلومینا ـ زیر کونیا ـ سیلیس قابل استفاده است.

زیرکونیهای ذوبی :

از نظر درجه خلوص، سختی، وزن حجمی و تراکم بسیار بالا بوده و نقطه ذوب آن بالاتر از آلومینا و بیش از 2700 درجه سانتیگراد می باشد. بهمین دلیل دارای کاربردهای ویژه و متنوع است.

 

4. سیلیکون کاربید (Silicon Carbide)

 

زمین شناسی

سیلیکون کاربید یک کانی بسیار نادر بوده که بنام موی ساینت (...) معروف است و به مقدار جزیی فقط در بعضی از کیمبرلیت ها یافت می شود که بنام سازه های شهاب سنگ معروف است.

 

درجه بندی نسوز

تمام کانی های سیلیکون کاربید بصورت مصنوعی تولید می گردند، سیلیکون کاربید به روش Acheson از طریق حرارت دادن ماسه سیلیسی و کک در دمای بالای 2300 درجه سانتیگراد در اطراف الکترود کربنی بدست می آید. سیلیکون کاربید سیاه دارای 98-95 درصد SiC می باشد (93% = حداقل SiC).

 

کاربردها

سیلیکون کاربید در دمای 2700 درجه سانتیگراد تصعید می گردد، مواد نسوز سیلیکون کاربیدی دارای مقاومت بسیار زیاد در مقابل : حرارت های بالا، شوک حرارتی، سایش و خورندگی در مقابل فلز مذاب، اسیدها، سرباره و گازهای مختلف و همچنین هدایت حرارتی بالا می باشند.

انواع آجرها و جرم های ویژه سیلیکون کاربید دار اعم از جرم های کوبیدنی، ریختنی، پاشیدنی، گل ها و ملات ها قابل استفاده در صنایع متالوژی و کوره های زباله سوز می باشند.

 

د) مواد اولیه نسوز عایق (Insulating Refractory Raw Materials)

1. دیاتمه (Diatomite)

2. پرلیت (Perlite)

3. ورمیکولیت (Vermiculite)

 

1) دیاتمه (Diatomite)

دیاتمه، سنگی سیلیسی است که از اسکلت های ریز گیاهان دریایی بنام دیاتوم ها تشکیل شده و دارای بیش از 75 درصد SiO₂ می باشد.

زمین شناسی

دیاتمه عمدتاً بصورت لایه های جوان در توده های رسوبی دوران ترشیاری با ضخامت متغیر توام با مقدار متنوع شیل ها، رس ها یا سنگ های آهکی و همچنین بصورت خالص ترین رسوبات که تقریباً بطور ویژه پوسته دیاتمه ها هستند تجمع می کند.

 

درجه بندی نسوز

دیاتمه با بیش از 70 درصد SiO₂

 

کاربردها

آجرهای نسوز دیاتمه بعنوان لایه نسوز عایق در صنایع مختلف کاربرد داشته و غالباً با افزودن 30 درصد خاک چسبنده به دیاتمه تولید می گردد.

 

2) پرلیت (Perlite)

پرلیت یک سنگ آتشفشانی غنی از سیلیس بوده که حاوی آب ذخیره شده می باشد.

 

زمین شناسی

پرلیت به شکل گنبدهای آتشفشانی پرشیب و عریض بوده که از مواد مذاب درونی و گداره های غلیظ غنی از سیلیس سریع سرد شده تشکیل و سپس با آب های جوی هیدراته می گردد.

 

درجه بندی نسوز

پرلیت با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود.

 

کاربردها

پرلیت خرد شده در دمای حدود 1000 درجه سانتی گراد منبسط شده و تشکیل دانه های کروی پوک و سفید رنگ را می دهد که قابلیت کاربردی نسوز بصورت های متنوع آجر یا جرم در دمای کمتر از 1100 درجه سانتیگراد را می یابد مواد نسوز پرلیتی بعنوان لایه عایق قبل از لایه ایمنی نسوز استفاده می شوند.

 

3) ورمیکولیت (Vermiculite)

 

زمین شناسی

ورمیکولیت بصورت ذخایر کم عمق ناشی از هوازدگی یا دگرسانی هیدروترمال فلوگوپیت، بیوتیت و سایر کانی های آهندار موجود در ترکیبات فوق قلیایی و رسوبات کربناته تشکیل می گردد.

 

درجه بندی نسوز

ورمیکولیت با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود :

 

کاربردها

ورمیکولیت در دمای حدود 1000-900 انبساط یافته و حجم آن نسبت به حجم اولیه تا ده مرتبه افزایش و وزن حجمی آن کاهش می یابد، نقطه ذوب آن 1315 درجه سانتیگراد و دمای زینتر شدن 1260 درجه سانتیگراد می باشد.

ورمیکولیت منبسط شده ورقه ای در صنایع مختلف بعنوان عایق استفاده می شود، این کاربرد می تواند صنایع ساختمانی را هم شامل شود.

 

 

 

 

 

 

 

طبقه بندی محصولات نسوز

 

طبقه بندی نسوزها بر اساس شکل فیزیکی

1. نسوزهای شکل دار (Bricks/Shaped Refractories)

2- نسوزهای بی شکل (Monolithic/Unshaped Refractories)

3. مواد عایق و الیافی (Insulating And Fiber Materials)

 

1) نسوزهای شکل دار

1-1) طبقه بندی بر اساس شکل ظاهری

2-1) طبقه بندی بر اساس ترکیب شیمیایی

 

2) نسوزهای بی شکل

1-2) طبقه بندی بر اساس نوع اتصال

2-2) طبقه بندی بر اساس ترکیب شیمیایی

3-2) طبقه بندی بر اساس شکل مصرف

 

3) مواد عایق و الیافی

1-3) آجرهای نسوز عایق

2-3) الیاف های سرامیکی

 

1) نسوزهای شکل دار

1-1) طبقه بندی بر اساس شکل ظاهری

 

 

 

 

 

 

2-1) طبقه بندی بر اساس ترکیب شیمیایی

* نسوزهای اسیدی (Acide Refractories)

* نسوزهای خنثی (Neutral Refractories)

* نسوزهای قلیایی (Basic Refractories)

* نسوزهای دارای کربن (Carbon Containing Refractories)

* نسوزهای ذوبی ریختنی (Fused Cast Refractories)

* نسوزهای غیراکسیدی (Non-oxide Refractories)

 

2-1) طبقه بندی بر اساس ترکیب شیمیایی

 

 

·   نوعی کلینکر مشترک منیزیا ـ کرومیت می باشد که با واکنش منیزیا و کرومیت به وسیله ذوب در یک کوره قوس الکتریکی در دمای 2200-200 درجه سانتیگراد تهیه می شود. در این ماده اولیه مصنوعی دانه های کرومیت هنگام سرد شدن مجدداً متبلور می گردند. آجرهای تولید شده با اینگونه مواد اولیه را اصطلاحاً آجرهای Rebonded می نامند.

 

ادامه جدول (2-1)

 

* کریستال های مخلوط نیترید سیلیسیوم در سیستم Si₃N₄-AlN-Al₂O₃-SiO₂ با کمک زینترهای معینی تحت عنوان سیالون (Sialon) نامیده می شوند.

 

2) نسوزهای بی شکل (Monolithic/Unshaped Refractories)

این مواد شامل مخلوطی از مواد اولیه نسوز دانه بندی شده یا پودر همراه با سیمان یا مواد اتصال دهنده شیمیایی می باشند، بصورتی که کلیه نیاز دیرگدازی مشتری را بر اساس استاندارد تعیین شده برآورد نماید. این مواد بصورت خشک یا مخلوط با آب کاربرد دارند و بر اساس شرایط مصرف در کیسه، پاکت، کارتن و ... به مصرف کننده عرضه می گردد.

1-2. طبقه بندی بر اساس نوع اتصال

2-2. طبقه بندی بر اساس ترکیب شیمیایی

3-2. طبقه بندی بر اساس شکل مصرف

 

1-2) طبقه بندی بر اساس نوع اتصال

* فرآیندی است که طی واکنش های تدریجی شیمیایی، حل شدن و کریستاله شدن اجزای سیمان و همچنین ایجاد جاذبه سطحی که توام با حرارت می باشد انجام می شود.

 

2-2) طبقه بندی بر اساس ترکیب شیمیایی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-2) طبقه بندی بر اساس شکل مصرف

 

 

 

 

ادامه جدول (3-2)

3) مواد عایق و الیافی (Insulating And Fiber Materials)

منحني پخت

منحني پخت رابطة بين زمان و تغييرات درجه حرارت در هنگام پخت مي باشد عوامل مؤثر در آن:

1-خروج آب خلل و فرج و آب پيوندي

2-سوختن و خروج مواد آلي و كربن موجود در بدنه

3-تجزيه و سوختن و خروج نا خالصي هاي گوگرد

4-اكسيداسيون و احياي اجزاي بدنه

5-تغييرات آرام حجمي

6-تبديلات ناگهاني و شديد حجمي ناشي از تبديلات پلي مورفيك

7-حداكثر درجه حرارت مناسب براي پخت بدنه

8-ابعاد ذرات

9- نفوذ پذيري و امكان عبور گازها از بدنه

منحني پخت رابطة بين زمان و تغييرات درجه حرارت در هنگام پخت مي باشد عوامل مؤثر در آن:

1-خروج آب خلل و فرج و آب پيوندي

2-سوختن و خروج مواد آلي و كربن موجود در بدنه

3-تجزيه و سوختن و خروج نا خالصي هاي گوگرد

4-اكسيداسيون و احياي اجزاي بدنه

5-تغييرات آرام حجمي

6-تبديلات ناگهاني و شديد حجمي ناشي از تبديلات پلي مورفيك

7-حداكثر درجه حرارت مناسب براي پخت بدنه

8-ابعاد ذرات

9- نفوذ پذيري و امكان عبور گازها از بدنه

تهيه منو پروسا

براي تهيه يك بدنه منوپروساي خوب نكاتي كه رعايت می کنیم كه عبارتند از:

- تركيب بدنه حتي الامكان بايد داراي كربنات حداقل باشد.

- تركيب لعاب، دماي Seeling

- رژيم پخت

- اختلاف دما بين زير و روي رولر

- اعمال انگوب

- اساسي ترين نكته اي كه در انتخاب رژيم پخت مناسب بايد لحاظ شود، دماي تجزيه كربناتها حدود 940-930 درجه است و بايستي حتما مدتي بدنه را دراين دما نگه داريم اين دما براي كربنات منيزيم هم مناسب است چرا كه در 870درجه تجزيه مي شود لذا 4/1 كل سيكل پخت را به اين دما اختصاص مي دهند تا تكميل تجزيه كربنات كلسيم انجام پزيرد.

- نقطه نرم شوندگي اغلب لعابها، با دماي پخت حدود 1100درجه، نزديكي 550-500 است اما لعابهاي منوپروسا طوري طراحي شده اند كه نقطه نرم شوندگي آنها در حدود 700درجه است.

- هر چه نقطه نرم شوندگي لعاب بالاتر باشد، دماي Seeling لعاب بالاتر خواهد بود.

رژيم پخت:

- دماي ورودي كوره حدود 300درجه است.

- از دماي 600-300درجه ظرف مدت 7دقيقه دما افزايش مي يابد.

- از دماي 600 تا 930درجه ظرف مدت 2 دقيقه افزايش مي يابد.

- در دماي 1100درجه بين 5-3 دقيقه آنرا نگه مي دارند.

- از دماي 1100الي 850درجه تقليل ناگهاني دما را ظرف مدت 5دقيقه جهت پيشگيري از مات شدت سطح لعاب كوره انجام مي شود.

- از دماي 850درجه تا خروجي كوره ظرف مدت 10 دقيقه دما را كاهش مي دهند. كل اين سيكل 45 دقيقه است كه s.t آن 5 دقيقه و S.T آن 1100درجه است.

گفتني است دماي هنگام خارج شدن از كوره حدود 300 درجه است. 11 دقيقه از 45 دقيقه در دماي 930درجه است.

از دماي 400الي 900 درجه دما را سريعاً افرايش مي دهيم. آيا استحاله هاي پلي مرفيك سيليس سبب بروز مشكل نخواهد شد؟

 در بدنه هاي منوپروسا كوارتز زيادي وارد نمي كنيم همچنين چون بدنه ها متخلخل هستند شوك پذيري بدنه افزايش لذا استحاله هاي كوارتز كمتر موثر خواهد بود.

اختلاف دما زير و روي رولر

در مرحله پيش پخت قبل از رسيدن به جهنم، دماي زير رولرها را بالاتر از روي رولرها انتخاب مي كنند. اين اختلاف بسيار بيش از اختلاف دمايي است كه در كاشي هاي كف انتخاب مي شود(در سيستنم تك پخت سريع) و گاهاً به 200درجه مي رسد.

مي دانيد كه انتقال حرارت در دماهاي بالا وبخصوص دماهاي بالاتر از 800 درجه بيشتر از طريق تشعشع صورت مي گيرد. وقتي دماي زير رولرها را بالاتر انتخاب مي كنيم حرارت بيشتري زير كاشي تشعشع مي كند در نتيجه با توجه به كمبود حرارت روي كاشي كه لعابدار است، دماي بدنه بيشتر از دماي لعاب خواهد بود لذا اين تدبير منجر به آن مي شود كه قبل از داغتر شدن لعاب و ذوب شدن آن تجزيه اجزاء فرار بدنه تشكيل شود.

اعمال انگوب:

اصولاً به سه دليل عمده انگوب اعمال مي شود

1- پوشاندن رنگ بدنه

2- تطابق بيشتر ضريب انبساط حرارتي بدنه و لعاب

3- كاهش احتمال بروز عيبpinhole   

منظور ما در اينجا از اعمال انگوب، كمتر موارد 1 و 2 مي باشد و دليل عمده اعمال انگوب كاهش احتمال بروز عيبpinhole  است.

تذكر:

هر چه وزن ليتر دوغاب بالاتر باشد يعني ميزان درصد آب دوغاب كمتر انتخاب شود ميزان تخلخلهاي موجود در قشر لعاب پس از خشك شدن كمتر خواهد بود.

تخلخلهاي موجود در قشر لعاب بعداً تبديل به حباب داخل قشر مذاب لعاب در حين پخت خواهد شد و بعداً اين حبابها مي توانند بهpinhole  تبديل شوند.

در بدنه هاي منوپروسا اولين مشكل بروز عيبpinhole  است. هنگاميكه وزن ليتر دوغاب بالاتر باشد و ويسكوزيته لعاب افزايش يافته و دوغاب تيكسوتروپ مي شود- نحوه اعمال دوغاب لعاب- چون خواهاهن يك لعاب كاملاً صاف هستيم روش اعمال آن بل ديسك نيست بلكه شيوه اي مي باشد كه اگر ويسكوزيته زياد باشد لعاب مواج مي شود لذا بايستي رس را كم و T.P.P به‌آن بيفزائيم.

كم كردن ميزان رس از 8درصد به 5درصد و ميزان T.P.P حدودا%5/0 اضافه مي شود. با افزايش وزن ليتر احتمال دارد ضخامت لعاب بر بدنه ضخيم و كلفت شود براي جلوگيري از اين امرسرعت نوار نقاله را زياد مي كنيم

پینهول

مقوله پين هول در كاشي سالهاست كه از نقطه نظرات مختلف مورد بحث قرار گرفته و نتايج مفيد و موثري نيز در خصوص ماهيت و نحوه ايجاد آن بخصوص در بخش لعاب بدست آمده است. در اين مقاله بررسي هاي عملي در خصوص عوامل موثر در بروز پينهول از نقطه نظر اثرات بدنه كاشي و نيز شرايط فرايند توليد كاشي مورد بحث قرار گرفته است.
روش تحقيق و نتايج

 1-       اثر تك خاكها بر روي پين هول لعاب:

براي بررسي اين اثر تعدادي بيسكوئيت 5*10 سانتي متر را با پرس آزمايشگاهي از خاكهاي مصرفي در توليد بدنه و نيز خاكهاي مشابه تهيه گرديد و پس از پخت در كوره بيسكوئيت و اعمال لعاب؛ در كوره لعاب خط توليد پخت گرديد.نتايج نشان ميدهد كه خاكهاي آباده بيشترين تاثير را در پينهول لعاب بعد از پخت دارا مي باشد. لازم به ياداوري مي باشد كه هرچند در خاكهاي آباده نمكهاي محلول از نوع سولفاتها وجود دارد ولي نتايج آزمايشات بعدي نشان ميدهد كه عامل ايجاد پينهول در خاكهاي آباده عمدتاً ناشي از نمكهاي محلول نمي باشد، بلكه وجود مواد آلي در اين گونه خاكها يكي از عوامل موثر در ايجاد پينهول مي باشد. منحني D.T.A اين خاك بيانگر وجود مقدار زيادي مواد آلي مي باشد. از طرفي وجو مقدار زيادي پيريت در اين خاكها در كنار مواد آلي مي تواند نقش موثري را در ايجاد پين هول ايفا نمايد بويژه اگر منحني و اتمسفر پخت بيسكوئيت متناسب با ماهيت اينگونه خاكها نباشد. ولي با وجود اين باي بررسي نقش نمكهاي محلول  در ايجاد پينهول آزمايشات زير صورت گرفت.

2-       جدا كردن نمكهاي نا محلول از خاكهاي مصرفي:

در آزمايشي كه به همين منظور ترتيب داده شد با افزودن مقاديري كربنات باريم بيش از حد معمول(5%) به دوغاب بدنه شرايط رسوب سولفاتها فراهم آورده شد و پس از تهيه بدنه از دوغاب فوق، آن را در كوره پخته و سپس لعاب را بر روي آن اعمال نموده و در نهايت در كوره پخت داده شد. نتايج حاصله تغييرات مشخصي را در ميزان پينهول در مقايسه با نمونه هاي مرجع تهيه شده با همان شرايط (البته بدون استفاده از كربنات باريم ) نشان نداد.

در آزمايشي ديگر با استفاده از يك سمباده نرم سطح چند بيسكوئيت را سايش داده شد و لايه اي از روي آن برداشته شد و پس از تميز كردن سطح بيسكوئيت ها با پارچه هاي خشك و مرطوب، همراه با نمونه هاي مرجع آنها را لعاب داده و در كوره خط لعاب پخت داده شد. كاشي هاي مربوط به نمونه هاي سائيده شده داراي پينهول بيشتر و تا حدودي عميق تر نسبت به پينهول نمونه مرجع بودند كه اين مطلب به باقيماندن مقداري ذرات سائيده شده در روي بيسكوئيت قبل از اعمال لعاب نسبت داده شد ولي با اين حال در نمونه هاي ديگري كه كاملاً تميز و صيقلي شدهبودند نيز اين مشكل مشاهده مي شد.

در آزمايشي ديگر خاكهاي پينهول زا را جهت جداشدن نمكهاي محلول از آنها، ابتدا بطور مجزا در آب شسته شد و پس از جدا كردن آب جمع شده بر روي آنها، جهت تهيه بدنه مورد استفاده قرار گرفتند. اين آزمايش بر روي خاكهاي آباده انجام گرفت. شستشوي خاك همراه با آب فراوان در جارميل آزمايشگاهي صورت پذيرفت. آناليز آب جدا شده پس از شستشو نشان داد كه ميزان يون سديم از 23 به 29 و يون پتاسيم از 3/91 به 7/8 (p.p.m) افزايش يافته است. افزايش يونهاي فوق در آب جدا شده بيانگر وجود مقداري نمك محلول در خاكهاي مصرفي مي باشد. ولي بر اساس بررسي هاي بعمل آمده بر روي سطح لعاب خورده در اين بدنه ها مشخص شد كه تفاوت عمده اي از نقطه نظر ميزان پينهول بين نمونه هاي تهيه گرديده با خاكهاي شستشو داده شده و نمونه مرع نمي باشد لذا اين آزمايشات نشان داد كه نمكهاي محلول در خاكهاي مصرفي در افزايش پينهول نقش عمده اي ندارد.

3-        بررسي اثر كائولن هاي مختلف جهت مصرف در لعاب بر روي پينهول:

جهت بررسي اين مورد كائولن هاي متفاوتي بر روي يك فريت مرجع آزمايش گرديد (با فرمول تركيبي 7% كائولن و 93% فريت اپك 84-21-120 لعابيران) و مطابق شكل 3 كائولن هاي مختلف بر حسب ميزان پينهول منتجه در لعاب، دسته بندي گرديدند.

همانگونه كه در شكل نشان داده شده است كائولن زدليتز كمترين ميزان پينهول را در لعاب ايجاد مي نمايد. براي بررسي علل اين مسئله سعي بر آن شد تا عوامل مولد پينهول در يكي ديگر از كائولن هاي مصرفي كارخانه (W.B.B) مورد بررسي قرار گيرد تا از اين طريق بتوان به علت تفاوت نقش كائولن ها در ايجاد پينهول پي برد. با بررسي هاي اوليه مشخص گرديد كه تركيب W.B.B با زدليتز بخصوص از نقطه نظر كانيهاي موجود و ناخالصي ها متفاوت است. بخصوص درصد ميكاي كائولن W.B.B بيشتر مي باشد. براي بررسي بيشتر آزمايشات زير صورت گرفت:

4-        بررسي اثر ناخالصي هاي كائولن W.B.B:

جهت بررسي دقيق تر كائولن W.B.B (كائولن مصرفي كارخانه) آزمايشاتي بر روي اين كائولن انجام گرفت.

اين آزمايشات شامل: 1- تلاش در جهت كاهش ميكاي موجود در كائولن. 2- جداكردن ناخالصي هاي موجود در كائولن مي باشد. جهت جدا كردن ميكا روشهاي مختلفي تست گرديد كه موثرترين روش استفاده از ريز ترين الك موجود و عبور دادن كائولن از اين توري بود (توريT100) در اين حالت دانه هاي بسيار ريز و ورقه اي و درخشان ميكا به همراه انواع ناخالصي هاي ديگر بر روي توري باقي مي ماند. منحني D.T.A از اين مواد نشانگر از وجود مقادير زيادي مواد آلي در بين ناخالصي ها بود كه خود ميتوانست تا حدودي منشا پينهول باشد اين مسئله با جمع آوري مقدار زيادي از اين  ناخالصي ها (حدود 2 گرم) بوسيله عبوردادن چند كيلو گرم كائولن W.B.B از توري و استفاده از آن در لعاب تائيد گرديد.

علاوه بر آن به منظور تحقيق از اثر مخرب ميكا در لعاب آزمايش ديگري ترتيب داده شد كه نتايج آن در شكل 4 آورده شده است. بايست توجه داشت كه اندازه دانه هاي ميكاي مصرفي در اين آزمايشات در مقايسه با ميكاي جداشده از كائولن W.B.B بزرگتر بود و لذا به شدت در ميزان پينهول تاثير گذاشته بود.

5-        اثر ضخامت لعاب اعمالي بر روي ميزان پينهول:

در اين آزمايش وزن هاي مختلفي از لعاب بر روي چندين بيسكوئيت بر روي خطوط لعاب توليد اعمال گرديد. همانطور كه در شكل 5 آورده شده نشان ميدهد كه كاهش ضخامت لعاب باعث افزايش ميزان پينهول مي گردد.

6-        اثر زمان نگهداري دوغاب:

آزمايشات مربوط به فاكتور فوق در چند مرحله انجام پذيرفت. در مرحله اول اين آزمايشات در خط توليد و با استفاده از يك همزن كنار خط لعاب صورت گرفت ولي بدليل شرايط تاثيرگذار در نتيجه آزمايشات و متاثر شدن ميزان پينهول از عواملي نظير شرايط مختلف پخت در روزهاي متفاوت و استفاده از بيسكوئيت هاي توليدي مربوط به روزهاي مختلف و نيز شرايط باند در طول مدت 9 روز انجام آزمايشات نتيجه گيري مفيدي حاصل نشد.

در سري آزمايشات بعدي بطور دقيق تر جزئيات وضعيت دوغاب و تغيير آن در اثر گذشت زمان بررسي گرديد. براي اين منظور بطور متوالي طي 15 روز تغييرات PH و نيز ميزان يونهاي Ca,Na,K موجود در دوغاب يك لعاب مرجع اندازه گيري و تعيين گرديد. نتايج حاصله به اين نكته اشاره دارد كه ميزان يونهاي  Na,Kبا گذشت زمان تغيير زيادي نمي كند، اما ميزان يون Ca  در دوغاب لعاب با افزايش زمان بيشتر مي شود و در همين راستا PH را نيز تحت تاثير قرار مي دهد. از طرفي يكسري آزمايشات ديگر نشان داد كه با باز بودن درب حوضچه هاي موجود در كنار خطوط لعاب باعث تشديد اين وضعيت شده چرا كه با تبخير آب ميزان نمكهاي موجود در آب افزايش مي يابد.

همانگونه كه در ابتدا گفته شد در برخي از خاكها ي مصرفي كارخانه مقادير زيادي مواد آلي به همراه پيريت مي باشد. براي خروج اينگونه مواد  و همچنين تجزيه و اكسيداسيون پيريت دو عامل مهم يعني زمان و اتمسفر اكسيدي نقش بسيار مهمي را ايفا مي كنند. براي بررسي نقش اين دو فاكتور آزمايشات شماره 8 و 8 انجام گرديد.

7-        بررسي اثر منحني پخت بيسكوئيت در ميزان پينهول لعاب:

در بررسي انجام شده بر روي تاثير شرايط پخت بسكوئيت و لعاب بر ميزان پينهول آزمايشاتي جهت بررسي شرايط پخت بيسكوئيت و اثر آن بر پين هول ترتيب داده شد. به اين منظور منحني پخت، مربوط به كوره هاي تونلي پخت بيسكوئيت خط توليد، طي محاسباتي در كوره الكتريكي قابل برنامه ريزي آزمايشگاه شبيه سازي گرديد. نتايج آزمايشات همانطور كه در شكل 6 مشخص شده است نشان ميدهد كه بيسكوئيتهاي پخته شده در كوره الكتريكي در مقايسه با بيسكوئيت هاي پخته شده در كوره هاي بيسكوئيت خط توليد (بيسكوئيت ها همگي مربوط به توليد يك پرس) با همان منحني پخت، پس از اعمال و پخت لعاب داراي پينهول كمتري بود كه نشان از تاثير شرايط محيطي پخت در خط توليد دارد. علاوه بر آن در آزمايشات بعدي ضمن تغيير منحني پخت عادي در كوره الكتريكي، ميزان زمان توقف بيسكوئيت ها در دو محدوده دمائي (600-400) و  (900-750) درجه سانتيگراد به دو برابر مدت زمان معمولي افزايش داده شد و نتايج نشان داد كه نمونه هاي پخته شده در اين شرايط در مقايسه با نمونه هاي پخته شده در شرايط عادي (هر دو سري در كوره الكتريكي) پس از اعمال لعاب و پخت داراي پينهول كمتري بودند (شكلهاي  6A,6B)اين خود نشان از عدم كارايي مناسب منطقه پيش پخت در كوره توليد مي باشد.

همانگونه كه گفته شد افزايش زمان در منطقه پيش پخت ميتواند فرصت كافي را براي اكسيداسيون مواد آلي و تجزيه پيريت و خروج به موقع گازها فراهم سازد كه اين امر خود در كاهش پينهول نقش مهمي دارد.

حال به بررسي اجمالي كوره هاي رولري مي پردازيم

A : ساختار

كوره رولر داراي  يك ساختار فولادي است كه تكيه گاه كف ، ديواره ها وسقف آن از مواد مختلفي مانند مواد   ديرگداز  ،  عايق  و سراميك  ساخته شده اند كه با  ابعاد ، ميزان عايق بودن  و مقاومت بالا در مقابل شوك هاي حرارتي توصيف مي شود. تمامي اين مشخصات اجراي منحني پخت و سرعت گرم شدن وسرد شدن كوره را تسهيل مي كند.

B: سيستم محرك وگرداننده رولر

حمل بدنه كاشي ها در كوره توسط مجموعه اي از موتور و رولر ها صورت مي پذيرد كه جنس لوله ها در بعضي قسمت ها فولادي و در بعضي قسمت ها سراميكي است و ويژه گي آنها  براي  تمامي  دما هاي  پيش بيني شده  مناسب است.

 

 اين سيستم داراي قسمت هاي مجزايي است كه به موتور هاي مستقلي كه سرعت آنها به صورت  مستقل قابل تنظيم  است  مجهز ميباشد  و اين سيستم  بهره برداري  بهينه از منحني  پخت را امكان پذير  ميسازد  و به ما امكان مي دهد  هرگاه  احتمال  برخورد كاشي ها  به هم وجود داشته باشد ميتوان بين رديف ها فاصله ايجاد كرد و باعث حركت منظم كاشي ها شد. براي انجام دقيق اين عمل سرعت قابل تنظيم موتور توسط كامپيوتر كوره كنترل مي شود.

C : سيستم احتراق

اين قسمت شامل مشعل هايي  است كه  با  گاز  (يا نفت سفيد و گازوييل ) و  دمش  هوا  كار  ميكند . اين مشعل ها به صورت  دسته هاي مستقل با  وسايل كنترلي اتوماتيك  و دستي در  قسمت  بالا و زير رولر ها  قرار دارند . در تنظيم  هر چه بهتر اين مشعل ها كنترل  فشار هوا  (با منومتر ) اهميت زيادي دارد  همانند سيستم محرك  و گرداننده  رولر  كنترل  دماي  حاصل از  مشعل ها  با  كامپيوتر  انجام مي شود.

D  : بخش هاي مختلف كوره

كوره  به  شش  بخش  تقسيم مي شود .

1 – پيش كوره (per kiln )

اين بخش توسط مواد سراميكي  عايق  شده و براي دماهاي  پايين (200 تا 400) مناسب است . اين قسمت  مشعل ندارد  و بوسيله  ساكشن هواي گرم كه توسط فن هاي  مكنده از قسمت هاي بعدي به اين قسمت منتقل مي شود گرم  ميگردد. اين مكنده ها در ابتدا و انتها و بالا و  زير رولر هاي  پيش كوره هستند. نقش اصلي اين بخش حذف كامل رطوبت  پس از دراير و يا لعاب زدن است . اين عمل  به منظور جلوگيري از شكستن و ترك  خوردن كاشي  در حال پخت در اثر تبخير  بسيار شديد  آب  در  بخش بعدي  ميباشد.

2 – پيش گرم  (per heating)

اين بخش داراي نوعي عايق با دماي نسبتاً بالاست به همين دليل از مواد  دير گداز  و مقاوم  در برابر حرارت و قطعات سراميكي استفاده شده است . با توجه به منحني هاي پخت اين بخش تا حدود 900 درجه گرم ميشود و در اين  بخش  دما  طوري تنظيم مي شود كه آب تركيبي آزاد  شده ، كوارتز  تغيير شكل دهد ، احتراق مواد آلي به صورت كامل صورت  پذيرد  و كربنات ها  تجزيه  شوند. در اين بخش ماشين آلات احتراق  طوري ساخته شده اند كه بتوان تغييرات را در گستره وسيعي انجام داد .

 3 – پخت (firing )

اين بخش از دمايي شروع مي شود كه كه حدود 900 درجه است (بسته به نوع كاشي تا 1200درجه ) و عايق مربوط به خود را دارد. در اين بخش  براي كنترل  دقيق تر  مشعل ها  آنها را  به  دسته هاي كوچكتر تقسيم ميكنند تا اعمال  منحني پخت كه در اين ناحيه پيچيده تر است  ممكن  شود. اگر دماي اين بخش درست تنظيم نشود با مشكلاتي مانند مسطح نبودن ، ناهموار بودن ، ناهماهنگي ابعاد ويكدست نبودن ميزان شيشه اي شدن لعاب مواجه خواهيم بود.

4 –  سريع سرد كردن (rapid cooling )

دما در اين ناحيه  بين  دماي  پخت  تا تقريبا 600 درجه را شامل مي شود . هوا در اين قسمت توسط مجموعه اي تنظيم مي شود كه شامل يك  servomotor  با شير  پروانه اي خود كنترل  است كه توسط ترموكوپل هاي موجود در كوره تنظيم مي شود  .

5 – خنك كردن عادي (natural cooling )

اين ناحيه  نيز با توجه به اينكه دما در آن از حدود 600  به 500  كاهش مي يابد از حساسيت زيادي برخوردار است و بايد شيب كاهش  دما در اين بخش ملايم باشد چون بايد فرآيند تغيير شكل كوارتز بدون ترك خوردن بدنه رخ دهد.

6 – سرد شدن نهايي ( final cooling )

 دما در اين ناحيه زير 500 درجه است . در اين بخش هوا ي محيط به قسمت بالا و پايين بدنه ميدمد تا دماي آن در خروجي به زير 100 درجه برسد . 

عيوب:

تقريباً  كليه  عيوب  پس از پخت  نمايان مي گردد. اما  فقط تعدادي از آنها  مربوط به كوره هستند البته  طبقه بندي  عيوب  بر اساس منشا آن كار سختي است چون علت ايجاد يك  عيب ممكن است يك  عامل نباشد. اما ميتوان عيوب اصلي كه در هر فرآيند  مشخص مي شود  را  با  ديگر  فرآيند ها  مورد  مقايسه  قرار داد .

 1 - ترك هاي پيش گرم

به صورت شكستگي هاي نا برابر از لبه به سمت مركز وجود دارند .

-         طول آنها 3 تا 4 سانتيمتر است.

-         تعداد آنها هميشه بيش از يكي است.

-         دليل آن  بالا بودن دماي منطقه پيش گرم است .

2 -مغز سياه (black core ) :

 در اثر احتراق  ناقص  مواد آلي  در داخل  بدنه  مشاهده  مي شود .

-         در بدنه هاي سفيد به رنگ هاي زرد – سبز  و خاكستري ديده ميشود.

-         در بدنه هاي قرمز به رنگ هاي زرد – سياه  و خاكستري ديده ميشود.

اين عيب  ممكن است  باعت  تغيير شكل  و اندازه كاشي شود و سوراخها  و ترك هايي  در لعاب پديد آورد و در لعاب ايجاد سايه  نمايد .

به طور كلي همه عواملي كه باعث جلوگيري از خروج گاز ها از بدنه ميشوند ،  مانند رطوبت ، دانه بندي ‌، فشار پرس ،  ضخامت زياد  نقطه  ذوب  لعاب  و بدنه  باعث  ايجاد  اين  عيب شوند .

براي رفع اين عيب بايد كاشي در دماي  پيش گرم كه  قبلاً  به آن اشاره شد بيشتر  بماند تا احتراق مواد آلي كامل گردد . در  اثر عيب  مغز سياه  سه  وضعيت  به شكل هاي  زير متصور  است.

شكل 1   

دليل : اگر وجود عيب در يك   طرف كاشي باشد نشان  از مشكل  در  پر كردن  قالب  در حين  پرس است كه  بيانگر عدم كنترل تراكم (penetrometer)  در نقاط مختلف كاشي  در پرس  است  و اگر  عيب در           تمامي  پيرامون  كاشي  باشد  بيان مي كند كه سرعت  ضربه  پرس  بالا  بوده  است.

 شكل  2  

دليل :  فشار پرس بالاست  يا اينكه لعاب در دماي پايين تر ذوب شده  و مانع از خروج گاز ها از بدنه شده است و احتراق ناقص مانده . كه بايد مقداري هوا از قسمت روي كاشي به لعاب داده شود تا دير تر ذوب گردد.

شكل 3 

دليل :  وجود ناخالصي  ويا  وجود  لخته هاي  رطوبتي  پودر در بدنه  باعث چنين  عيبي  مي شود اين عيب در كوره حل  نمي شود و بايد الك هاي  پرس  و ماشين آلات  آن  قسمت  مورد  بازديد  قرار گيرد .

3 - عيوب شكل هندسي

طي فرآيند پخت  بدليل عدم تنظيم مناسب مراحل مختلف ممكن است كاشي ها دچار دفرمگي با اشكال مختلف هندسي شوند كه توضيح هر تعدادي از عيوب با شكل در زير مي آيد.

شكل 1

با شرط اينكه  فراواني عيب در همه  محل ها يكسان  باشد و در  واحد زمان خيلي تغيير نكند ،هر گاه كاشي به ميزان  بالاي  شيشه اي  شدن  برسد  اين مشكل مشاهده مي شود كه بايد روي  پارامتر هاي  زير كار  شود.

1-    اندازه ذرات  پودر(كنترل مش )

2-    دانسيته قسمت هاي  پرس شده -  رطوبت و فشار پرس

3-    گرما در قسمت پيش گرم

4-     شيب حرارتي در نواحي بحراني

با شرط  اينكه  فراواني  عيب  در همه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ،اين  عيب  در قطعات  كناري  كوره كمتر مشاهده  مي گردد و  مربوط  به  ناحيه  پخت است .

براي رفع اين مشكل با در نظر گرفتن سايز متوسط به صورت زير عمل مي كنيم.

1-    اگر  ابعاد صحيح  بود دما در قسمت  بالاي سطح  رولرها را  (5 تا 10 درجه يا كمي بيشتر) كاهش داده و  در قسمت  پايين  زياد  مي كنيم .

2-     اگر ابعاد بزرگتر بود   دما را 5  تا 10 درجه  و يا كمي بيشتر در زير سطح  رولر ها  افزايش مي دهيم .

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5  تا 10  درجه در بالاي سطح رولر ها كاهش مي دهيم .

با شرط اينكه  فراواني عيب  در همه محل ها يكسان باشد و  در واحد زمان خيلي تغيير نكند ، نشان ميدهد دما در قسمت  بالا و  زير سطح  رولر ها يكسان  نيست پس  با توجه به سايز متوسط ابعاد كاشي هاي خروجي از كوره تنظيم هاي زير  را  انجام مي دهيم .

 1-    اگر ابعاد صحيح بود دما را درپايين 5 تا 10درجه كاهش و به همان اندازه در بالا افزايش مي دهيم.

2-    اگر ابعاد بزرگتر بود دما را 5 تا 10درجه و ياكمي بيشتر در بالاي سطح رولر ها افزايش مي دهيم.

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5 تا 10 درجه در زير سطح رولر ها كاهش مي دهيم.

با شرط اينكه فراواني عيب درهمه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ،نشان ميدهد دما در قسمت بالا و زير سطح  رولر ها يكسان نيست پس با توجه به سايز متوسط  ابعاد كاشي هاي خروجي از كوره ،    تنظيم هاي زير را انجام مي دهيم .

1-    اگر ابعاد صحيح بود دما را در بالا  5  تا  10  درجه كاهش و به همان  اندازه  در پايين  كاهش مي دهيم

2-    اگر ابعاد بزرگتر بود   دما را 5 تا 10درجه  و يا كمي بيشتر  در زير  سطح  رولر ها  افزايش مي دهيم

3-    اگر ابعاد كوچكتر بود  دما را به ميزان 5 تا 10 درجه در بالاي سطح رولر ها كاهش مي دهيم

با شرط اينكه فراواني عيب در همه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند ، بخشي از كوره در مورد اين شكل اهميت دارد كه دما در آنجا 800 تا  900 درجه  و50 تا 100 درجه است .

بايد دماي بالاي سطح رولر ها را افزايش و پايين را كاهش داد .

با شرط اينكه فراواني عيب درهمه محل ها يكسان باشد و در واحد زمان خيلي تغيير نكند  اين عيب ممكن است مربوط باشد به :

1-    كاشي  در ناحيه سريع سرد شدن (rapid cooling ) كه در رديف هاي دنبال هم قرار دارد به يكديگر  فشار مي آورد  . (سرعت را افزايش دهيم )

2-    اين شكل حالت شديد تر شكل يك است (از راهكار مربوط استفاده كنيم ) بايد توجه داشت كه هميشه رد گيري كردن  دماها به منظور توجيه اين پديده كفايت نمي كند  مخصوصاً زماني كه اين پديده ها به دنبال توقفات كمابيش  طولاني  اتفاق مي افتد  و همچنين كنترل فشار گاز و هوا براي مشعل ها را بايد مد نظر قرار داد.

 اشكال زير معمولا داراي فراواني يكساني نيستند ولي به صورت پيوسته وجود دارند تغيير شكل اين عيوب بستگي زيادي به نحوه شارژ كوره دارد (فرستادن كاشي به داخل كوره ) از  قبيل اينكه فاصله بين كاشي ها و خالي بودن  رديف ها  و تميز بودن  رولر ها و...

بنا بر اين مشكل را ميتوان با انتخاب تمهيدات  لازم  براي اصلاح شكل هندسي شارژ  و همچنين نگهداري دقيق رولر ها  حل نمود و ناحيه بحراني براي اين عيوب بخش firing   و rapid cooling  است

 

 

 

برای پختن محصولات كوزه گر و كاشیساز انواع زیادی كوره
(تنور ـ بریز ـ شاخور ـ قورن ـ داش ـ دم و داشت) وجود دارد .
اندازه و ساختمان این كوره ها بستگی دارد به اندازه و سرشت سفالها .
 بزرگترین این كوره ها برای پختن (طبخ كردن) كَوَلهای چاه كن و كارهای
 سفالی سفالگر فتیله ساز است . هیزم را به كوره می اندازند و شعلهٔ آتش
 از زیر تاق كوره از در آتش وارد اتاق می شود و از یك رشته زنبورك های تاق
كوره گذشته به اتاق كوره می رسد . شعله ها خوب پخش شده و
از سفالها گذشته و به سوی تاق بالا رفته آنگاه به اطراف به سوی
 پنج یا شش سوراخ دودكشی بر می گردند و از آنجا خارج می شود .
سوخت این كوره چار (خار) و به ویژه درمنه است ولی امروز نفت جای آن را گرفته است.
ساده ترین نوع كوره ها در گیلان موجود است . تاقی به شكل كندو كه بلندی
 آن ۷۵/۱ و قطر آن ۷۵/۲ متر است این كوره را تشكیل می دهد ، در ورودی به
 پهنای ۷۵/۰ متر در زیر و سوراخی به قطر ۳۰ سانتیمتر در بالای تاق قرار دارد .
این كوره برای دیگهای سادهٔ دست ساز به نام گمج به كار می رفت .
 پس از اینكه كوره را می چیدند در ورودی را تیغه می كردند و از
 سه چهار دریچه ای كه در سطح زمین بود دائماً شاخهٔ چوب در آن می نهادند ،
تا آتش و شعله پیوسته باشد . چون اینگونه سوخت در گیلان فراوان است كارآیی
 كم كوره زیاد اهمیت ندارد .
در شهرضا كه یكی از مراكز سفالسازی نزدیك اصفهان است كوره ها جور دیگری است .
در آنجا دو اتاقك پخت دایره ای به نام فلكه كه هر كدام ۳ متر قطر و ۷۵/۳ متر بلندی دارند
در كنار هم ساخته می شود . هر كدام از این اتاقها ، زیر كوره ای دارد و گازهای سوخته
از آتش خانه (چال) كه در بیرون كوره است از میان سوراخ بزرگی كه در كف اتاق است گذشته
 وارد اتاق پخت می شود .
بام هر اتاق گنبدی است و سوراخی (حلقه ای) در وسط آنست كه قطرش ۷۰ سانتیمتر است .
 ویژگی عجیب این كوره اتاق بزرگی است كه روی دو اتاق پخت است و یك تاق بلندی در بالای آنهاست .
 این اتاق بالایی كه سر كوره ها نامیده می شود اتاق خشك كن است .
گازهای سوخته شده كه از اتاق پخت بر می خیزد از میان سفالهای چیده شده گذاشته
و سرانجام از طریق دودكشی كه در اتاق خشك كن است به خارج می رود .
وقتی كه یكی از كوره ها را می چینند شاگرد ظرفهای خشك شده را از اتاق سر كوره
و از میان سوراخ تاق اتاق پخت به استاد خود كه در اتاق پخت است می دهد .
تهی كردن كوره آسان است جلو هر اتاق پخت را كه به هنگام آتش كردن ،
تیغه كرده بودند باز كرده و كالاهای پخته شده را از آنجا به خارج می برند .
هر اتـاق به نوبت آتش می شود و پخت ۴۸ سـاعت طـول می كشد ،
در صورتی كه در این مدت اتاق دوم
خشك شده است . پیش از اینكه یكی از اتاقها آتش شود لوحهٔ بزرگ پخته شده
 گلی روی سوراخی كه در
سقف اتاق دیگر است قرار می دهند تا اینكه سفالهایی كه در آن هست خنك شود
و آتش اتاق دیگر به آن اثر نكند .
در بیدخت خراسان كورهٔ تقریباً امروزی با هواكش زیر وجود دارد . كورهٔ این شهرستان
 اتاق چهارگوشی است با تاق ضربی كه چاه آتشخانه در پهلوی آن قرار دارد .
آتش در پایین كوره سوخته و هوای لازم را از هواكش زیر زمینی می گیرد . هیزم
و بوته را از در شاخگاه كه در دیوار كوره است توی چال می ریزند .
دیوارهای روبروی آتشگاه در حدود ۱۲ سوراخ در كف دارد كه به چندین
دودكش (موری) كه در دیوار آن ساخته شده منتهی می شود .
یعنی گازهای سوخته شده نخست از سفالهای چیده شده گذشته
به سوی تاق ضربی می رود و سپس به ناچار به سوی كف اتاق می آیند
 تا از دودكشها بتوانند خارج شوند . سرعت گازهای سوخته شده
در اثر این كار كم می شود و حرارت قابلی بدست می آید .
اما عادیترین كورهٔ سفالسازان همانند كورهٔ آجرپزهاست منتها خیلی كوچكتر .
كوره های سفالهای ظریفتر در كنارهٔ اتاق سوخت خود ، سوراخ هوا (در هوا)
 دارند تا سوخت بهتر انجام گیرد و آن را بتوان تحت نظارت و نظم در آورد یعنی
 بسته به موقعیت و نیازمندی سفالها بشود هوای اكسید كننده و یا هوای
احیا كننده ایجاد كرد.
ابوالقاسم كاشی می نویسد كه در زمان وی كوره ها دارای طبقه بندی
متعددی بودند كه از گذاشتن و لوحه های سفالی بر روی میخهای گلی
 ایجاد شده بودند . كوزه گران امروزی نیز برای پختن سفالهای مرغوبتر ،
آنها را روی این طاقچه ها قرار می دهند . این كوره ها به
جای بوته هایی كه كوره آجرسازی مصرف می كند ، چوب ،
به ویژه چوب بادام وحشی و بید به كار می بردند . ابوالقاسم اضافه می كند
 كه پوست هیزم را می كندند كه دود نكند و این كار را سفالسازان
اصفهان نیز قبل از اینكه كوره ها را نفتی كنند انجام می دادند

مقدمه

یک عقیده قدیمی وجود دارد که چهار عنصر اصلی جهان آب و آتش و باد و خاک می‌باشد. هر چند که بشر امروزی بطلان این عقیده را ثابت نموده اما ادغام و هماهنگی کامل و زیبای این عناصر را نمی‌توان در پیدایش صنعت سرامیک و محصولات سرامیکی کتمان نمود.

طبق تعاریف قدیم، یک فرآورده سرامیکی محصولی است از دوغاب (مخلوطی از خاک و آب) که در یک محیط گرم و خشک و در نهایت در آتش سخت می‌گردد.

مطابق تعاریف جدید سرامیک‌ها عبارتند از اشیاء جامدی که اجزاء اصلی تشکیل دهنده آنها مواد معدنی غیر فلزی بوده که ابتدا شکل گرفته و سپس در حرارت سخت می‌گردند.

سرامیک‌ها در چهار خانواده بزرگ به شرح زیر طبقه بندی می‌شود:

1.      فرآورده های ویژه و سرامیک‌های تکنیکی

2.      دیر گدازها

3.      فرآورده های زمخت

4.      فرآورده های ظریف

خانواده فرآورده های ظریف به چهار دسته زیر تقسیم می‌شوند:

1.      ظروف خانگی

2.      سرامیک‌های بهداشتی

3.      کاشی‌ها

4.      مقرء ها و عایق‌های الکتریکی

به طور خلاصه پروسه تولید کاشی شامل موارد زیر می‌باشد:

آماده سازی مواد اولیه بدنه کاشی‌ها

مواد اولیه عمده بدنه کاشی‌ها خاک‌های مختلفی است که از معادن کشور تأمین می‌شود.

به طور کلی این مواد شامل سه دسته زیر می‌باشند که بر اساس نقش آنها در بدنه طبقه بندی گردیده‌اند:

·       مواد اولیه پلاستیک

·       پر کننده‌ها (فیلرها Fillers)

·       کمک ذوبها یا گداز آورها (Fluxes)

1. مواد پلاستیک

رس‌ها مهم‌ترین، پر مصرفترین و قدیمیترین مواد اولیه در صنعت سرامیک می‌باشند و اصولاً صنعت سرامیک حیات خود را مدیون رس می‌باشد. اصطلاح رس به کلیه خاکهائی اطلاق می‌شود که دارای خاصیت پلاستیسیته می‌باشند و خاصیت پلاستیسیته به صورت زیر تعریف می‌شود:

خاصیتی است که یک ماده را قادر می‌سازد تا در اثر یک نیروی خارجی بدون شکست و گسستگی تغیر شکل داده و بعد از حذف یا کاهش نیرو همچنان حالت خود را حفظ نماید. خاک رس به خاکی گفته می‌شود که بخش عمده آن کانی‌های رسی می‌باشند. کانی‌های رسی از تجزیه و هوازدگی سنگ‌های آذرین (سنگ‌هایی حاصل از انجماد ماگما) مثل گرانیت، پگماتیت گرانیت و... به وجود می‌آیند. گرانیت ها از سه کانی میکا، کوارتز و فلدسپات با نسبت‌های تقریباً برابر تشکیل شده‌اند. در بین این سه کانی، فلدسپات در برابر آب و هوازدگی از همه ضعیف‌تر و ناپایدارتر بوده و پس از میلیون‌ها سال به کانی‌های رسی تبدیل می‌شود.

بنابراین در خاک‌های رسی علاوه بر کانی رسی، کانی‌های کوارتز و میکا و حتی فلدسپات به مقدار زیادی وجود دارد و هر چند میزان کانی‌های رسی بیشتر باشد خواصی نظیر پلاستیسیته در حد بالاتری قرار خواهد داشت.

مینرالهای (Minerals) رسی را بر اساس ساختمان مینرالی به گروه‌های مختلفی تقسیم بندی می‌کنند که از بحث ما خارج می‌باشد اما جهت یاد آوری مهم‌ترین کانی‌های رسی مصرفی در این صنعت شامل کائولیت ها، مونت موری لونیت ها، ایلیتها، لوئیزیتها و... می‌باشند.

اما دلایل عمده استفاده از رس‌ها در این صنعت به شرح زیر می‌باشد:

·         به علت وجود بنیان‌های مولکولی Sio2,Al203 در ساختمان رس‌ها بعد از پخت فازهای بسیار سخت سیلیکاتی را تولید نموده و موجب افزایش مقاومت در محصولات می‌گردند. کانی‌های رسی با سختی تقریباً یک موجب ورود این بنیان‌ها در فرمول بدنه می‌گردند. در حالی که اگر بخواهیم همین مواد را به طور خالص که بنام کوارتز و کراندم با سختی به ترتیب 7 و 9 می‌باشند در فرمول وارد کنیم سایش آنها تقریباً غیر ممکن و بسیار هزینه بر خواهد بود. بنابراین هزینه خریداری رس‌ها بسیار پایین‌تر از مواد دیگر است.

·         در بین کانی‌های موجود در طبیعت رس‌ها بسیار ریز دانه‌ترند و گاهاً میلیون‌ها برابر کوچک‌ترند و از طرفی به واسطه شکل لایه ای موجب ایجاد یک دوغاب هموژن می‌گردند که زمان ته نشینی آن بسیار طولانی است در حالی که مواد دیگر چنین خاصیتی را ندارند.

·         رس‌ها به واسطه خاصیت پلاستیسیته موجبات شکل پذیری آسان‌تر محصول را فراهم می‌آورند و از طرفی به واسطه چسبندگی بالایی که دارند می‌توانند باعث افزایش استحکام خام و خشک و کاهش ضایعات گردند و این امکان را فراهم آورند که بر روی محصول دکورها و چاپ‌های مختلف اعمال گردد.

2. پرکننده‌ها

مواد غیر پلاستیکی هستند که به بدنه اضافه می‌گردند و معمولاً دارای نقطه ذوب بالا و مقاومت شیمیایی خوبی بوده و مهم‌ترین وظیفه آنها جلوگیری از تغییر شکل بدنه در طول پخت، انبساط حرارتی مناسب و کنترل انقباض‌تر به خشک و خشک به پخت می‌باشد.

علاوه بر این موارد پر کننده‌ها در تعین تخلخل و رنگ (سفیدی) بدنه اتصال مناسب لعاب و بدنه و اصلاح بافت بدنه خام و... نیز نقش بسیار مهمی را ایفا می‌نمایند. مهم‌ترین و رایج‌ترین پر کننده‌ها در صنعت سرامیک سیلیس و آلومین (کروندوم) می‌باشد. مهم‌ترین نقش سیلیس تشکیل فازهای سیلیکاتی سخت و حتی فلز مایع را در حین پخت دارد که باعث چسبیدن ذرات دیگر می‌شود. مصرف آلومین علاوه بر نقش‌های مذکور باعث می‌شود که بتوان محصول نازک‌تر تولید نمود و نیز باعث کاهش تغییر شکل محصول در حین پخت و کاهش ترک‌های پخت و بهبود و رنگ فراورده و نیز افزایش مقاومت شیمیایی می‌گردد.

3. گدازآورها

گدازآورها موادی هستند که به جهت کاهش نقطه ذوب بدنه  و یا لعاب مصرف بالایی در این صنعت دارند. گدازآورها در هنگام پخت بدنه ذوب گردیده و در هنگام سرد شدن فاز شیشه ای را در بدنه به وجود می‌آوردند که کلیه بلورهای موجود در بدنه پخته در بر گرفته و بدین ترتیب موجب افزایش استحکام محصول نهایی می‌گردند.

مهم‌ترین گدازآورهای بدنه، اکسید های سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم می‌باشند که جهت تأمین آنها از فلدسپاتهای سدیک، پتاسیک و کلسیک استفاده می‌شود.

اما غیر از این مواد، موادی نظیر کربنات‌ها مثل کلیست و دولومیت نیز در بدنه کاشی‌های دیواری مصرف می‌شود که نقش تأمین جذب آب را در این کاشی‌ها ایفا می‌نماید.

فرآیند تولید کاشی و سرامیک

1- آماده­سازی مواد

این بخش شامل آماده­سازی مواد اولیه جهت تهیه بدنه کاشی می­باشد. منظور از آماده سازی مواد اولیه اعمالی است که بعد از ورود مواد اولیه به کارخانه و قبل از توزین و اختلاط آنها، انجام می‌گیرد این مرحله اولین مرحله در خط تولید کارخانجات بوده و به طور عمده شامل خرد کردن و آسیاب نمودن مواد است. مراحل مختلف این بخش با توجه به تکنولوژی بکار رفته جهت شکل دادن محصول تولیدی (تهیه بدنه) و همچنین با توجه به نوع محصول تولیدی متفاوت است.

آماده سازی مواد اولیه بسته به نوع مواد و اندازه آنها متفاوت است.

در مرحله خردایش که بیشتر در مورد مواد سخت و دانه درشت بکار می‌رود توسط یکسری از سنگ شکن‌های مختلف مواد درشت به مواد ریز تبدیل می‌گردد. سنگ شکن‌های مختلف رایج در صنعت سرامیک فکی، چکشی، مخروطی و غلطکی و دوار و...می‌باشد.

در مرحله آسیاب کردن عمدتاً از آسیاب‌های گلوله ای استفاده می‌شود.

آسیاب‌های گلوله ای، استوانه های بزرگی از جنس فولاد هستند. ابعاد استوانه به نحوی است که تقریباً طول استوانه برابر قطر آن می‌باشد و جدارهای این آسیاب‌ها به وسیله آستری از جنس لاستیک یا جنس آجر های آلوبیتی پوشیده شده است.

این استوانه‌ها حول محور خود که موازی سطح افق است گردش می‌نمایند. همچنان که از نام آسیاب گلوله ای نیز مشخص است در داخل این آسیاب‌های گلوله‌هایی وجود دارد که هنگام گردش آسیاب با مواد اولیه موجود در آن برخورد نموده و بدین وسیله باعث خرد شدن و سایش آنها می‌گردند.

جنس گلوله‌ها عمدتاً از آلوبیت و در برخی از مواد گلوله های طبیعی سیلیسی (فلینت) می‌باشد.

مقدار گلوله‌ها، شکل و کرویت و دانه بندی و خصوصاً سختی آنها عامل بسیار مهمی در کیفیت سایش مواد می‌باشد.

در آسیاب‌ها مواد به اضافه آب و مقادیر کمی روان ساز نظیر سیلیکات سدیم، تری پلی فسفات سدیم Tpp، کربنات سدیم و پس از مدتی سایش با دور مشخص و سرعت مشخص تبدیل به دوغ آب می‌گردد. مقادیر این مواد دقیقاً از قبل تست شده و مشخص شده می‌باشد.

نکته قابل توجه اینکه در هر یک از مراحل آماده سازی بازرسی‌ها و کنترل‌های لازم جهت عدم عدول از استاندارد های کارخانه ای صورت می‌گیرد.

کیفیت مواد ورودی، درصدهای اختلاط، مشخصه های محصول سنگ شکن و خصوصاً مشخصه های دوغاب پس از آسیاب نظیر دانسیته، ویسکوزیته و دانه بندی دقیقاً کنترل می‌شود.

2- آماده سازی پودر

جهت آماده سازی پودر از دوغاب از خشک کن‌های افشان یا پاشنده یا اسپری درایر استفاده می‌شود. دوغاب حاصل از آسیاب‌ها پس از دپو در مخازن دوغاب که موجب هموژن شدن دوغاب و بهبود خاصیت پلاستیسیته آن می‌گردد وارد مخازن دوغاب اسپری درایر می‌گردد. پمپ‌های پیستونی با فشار نسبتاً بالا دوغاب را به محفظه استوانه ای اسپری درایر که داغ می‌باشد اسپری نموده و دوغاب پس از برخورد با هوای داغ و تبخیر آب به پودر با رطوبت مشخص و دانه بندی مشخص تبدیل می‌شود. هوای محفظه و بخار آب پس از عبور از سلیکن ها و گردگیری از خروجی اسپری درایر خارج می‌شود و محصول آن که پودر می‌باشد از زیر قلف بر روی نوار نقاله ریخته و در داخل سیلوهای پودر دپو می‌شود.

کیفیت پودر به عوامل زیر بستگی دارد:

·         کیفیت دوغاب و فرمول بدنه و خصوصاً پلاستیسیته آنها و دانسیته و وسیکوزیته و دانه بندی دوغاب.

·         نوع اسپری درایر

·         نوع  نازل‌های پاشنده و تعداد و انداز سوراخ  و آرایش آنها

·         جنس نازل‌ها و سایر اجزاء نازل

·         ابعاد محفظه

·         کیفیت پمپاژ و فشار پمپ

·         رطوبت پودر و دانه بندی پودر

·         استحکام پودر و هموژن بودن رطوبت آنها

·         ماندگاری پودر

·         حرارت داخل محفظه، فشار داخل محفظه و میزان رطوبت محفظه

·         ثبات فشار گاز

3- شکل دهی یا پرس پودر

اساس این روش به طور ساده بدین ترتیب است که مخلوط مواد اولیه به صورت پودر با دانه بندی مناسب در حفره های قالب قرار گرفته و تحت فشار قرار می‌گیرد. بدین ترتیب مواد اولیه شکل حفره را به خود می‌گیرد. رطوبت پودر مورد استفاده حدوداً پنج درصد و دانه بندی پودر مشخص و باید ثابت باشد. امروزه در صنایع تولید کاشی، پرس‌های بسیار مدرن و با توانمندی‌های بالا وجود دارد که حتی می‌توان طرح را در مرحله پرس کردن اعمال نماید (به عنوان مثال طرح‌های vein در کاشی‌های گرانیتی) و قالب‌های رستیک در کاشی‌های کف و دیوار و پرسلان قسمت پرس در کارخانجات تولید کاشی به عنوان یکی از مهم‌ترین قسمت‌ها بوده و علت آن برمی گردد به اینکه در این قسمت کلاً ماده ای با یک ماهیت پودری به بدنه کاشی تبدیل می‌شود و این تغیر ماهیت با مشکلات زیادی همراه می‌باشد، نظیر:

·         دو پوست شدن محصول: به علت هوا گیری ناقص محصول که آن هم به ماهیت پودر و کیفیت پودر و حتی وضعیت قالب‌ها و سرعت‌های پرسینگ و خاک گیری و نیز فشارها و زمان‌های هواگیری بستگی دارد

·         ترک و شکستگی

·         لب ریختگی و گوشه پریدگی

·         تغیرات تراکم و در نهایت پس از پخت تغیرات ابعادی و نا گونیایی

عیوب مذکور اکثراً به راحتی در محصول قابل رویت و تشخیص و جدایش بوده و عمدتاً به کاهش‌های ضایعاتی و درجات پایین تبدیل می‌شوند. اما برخی از عیوب محصولات پرس مثلاً نا گونیایی به واسطه خاک گیری نامناسب می‌تواند در قسمت‌های بعدی خصوصاً پخت، خود را نشان دهند و به صورت مشکلاتی نظیر نا گونیایی و اختلاف سایز نمایان شوند.

4- خشک کردن محصول

خشک کن‌های جدید عمودی توانسته‌اند مشکل خشک کردن طولانی را در خشک کن‌های تونلی قدیمی که گاهاً تا چند روز طول می‌کشیده به کوتاه‌ترین زمان ممکن و حدود 20 دقیقه و حتی کمتر کاهش دهند.

ضایعات در خشک کن‌های تونلی که به صورت ترک و شکستگی خود را نشان می‌داده گاهاً به دلایل مختلف خیلی خیلی بالا می‌رفته و مشکلات دیگری به علت سیستم پیل چینی کاشی‌های خام (روی هم قرار دادن کاشی‌ها) اثر برجستگی‌های پشت کاشی بر روی سطح کاشی‌های زیرین نقش می‌بسته و پس از لعاب خوردن و پختن‌های کاملاً روی سطح لعاب دیده می‌شده در حالی که این مشکلات در سیستم جدید خشک کردن تقریباً حذف شده است.

5- اعمال لعاب و دکور

در کاشی‌های تک پخت نظیر کاشی‌های دیواری منوپروزآ، کاشی‌های کف و پرسلان های لعاب دار پس از مرحله خشک شدن کاشی‌ها وارد خط آبی می‌شوند و پس از اعمال انگوب (لعاب آستری) و لعاب و چاپ‌های مختلف توسط دستگاه‌های چاپ مختلف، پخت صورت می‌گیرد. هر رنگ چاپ را باید توسط یک دستگاه چاپ اعمال نمود و تعدد چاپ‌ها عمدتاً بستگی به استحکام خشک کاشی‌ها نوع دستگاه های چاپ و طول خط لعاب دارد در کارخانجات کاشی، عمدتاً دستگاه چاپ Flat سیلک اسکرین وجود دارد که حداکثر توانایی آنها اعمال 3 چاپ در کاشی‌های تک پخت است و هر چه تعدد چاپ‌ها زیاد شود ضایعات شکسته و ترک نیز افزایش می‌یابد.

ماشین‌های چاپ جدید نظیر روتو کالر یا سیلک اسکرین دوار توانسته امکان زدن چاپ‌های بیشتر را روی سطح کاشی فراهم آورد. در کاشی‌های دیواری دو پخت امکان اعمال چاپ‌های بیشتر بر روی سطح بیسکویت بدنه پخته شده حتی توسط دستگاه های چاپ مسطح وجود دارد.

لعاب لایه نازکی است که سطح روی کاشی را پوشانده و به وسیله ذوب مواد معدنی در سطح بدنه به وجود می‌آید و هدف از پوشاندن سطح بدنه به وسیله لعاب به طور عمده زیباتر نمودن محصول، افزایش مقاومت شیمیایی و مکانیکی آنها، غیر قابل نفوذ نمودن بدنه های متخلخل و بالاخره بهداشتی نمودن سطح فراورده می‌باشد لعاب‌ها با توجه به ساختمان آنها جزئی از انواع شیشه‌ها می‌باشند.

انگوب نیز نوعی لعاب با نقطه ذوب بالاتر می‌باشد که وظیفه آن پوشاندن رنگ بدنه و نیز اتصال قوی‌تر لایه لعاب اصلی با بدنه می‌باشد.

بمانند واحد آماده سازی مواد بدنه واحد لعاب سازی نیز یکی از قسمت‌های مهم کارخانه بوده که دارای سیستم توزین، آسیاب و مخازن ذخیره دوغاب آماده شده لعاب می‌باشد. پروسه آماده سازی به عنوان یکی از فرآیند های مهم تأثیرگذار بر کیفیت باید کلیه مراحل آن تحت کنترل باشد. این مرحله شامل:

·         انتخاب مواد اولیه

·         فرمول لعاب شامل درصد و مقدار اجزاء تشکیل دهنده بارگیری روان‌سازهای مربوط

·         زمان سایش با سمیل دانسته و وسکوزیته و دانه بندی دوغاب لعاب

·         عبور دادن لعاب از الک

·         هوا گیری و ماندگاری لعاب

از جمله پارامترهایی است که باید تحت کنترل باشد.

بسته به نوع محصول کاشی (دیواری یا کف، پرسلان و...) دستگاه‌های اعمال لعاب متفاوت است. مهم‌ترین روش‌های اعمال لعاب اسپری کردن و اعمال لعاب به روش آبشاری ریزشی می‌باشد.

6- پخت

پس از اعمال لعاب و دکور کاشی‌ها باید پخته شوند. البته بعضی از کوره های امروزی در ابتدای آنها یک منطقه خشک کردن و حتی یک کوره خشک کن افقی رولری وجود دارد که خود موجب ارتقاء کیفیت محصول شود.

مرحله پخت نیز یکی از مراحل بسیار ظریف تولید کاشی می‌باشد. منحنی پخت کاشی که به صورت منحنی زمان-دما تعریف می‌شود اساس پخت را تشکیل می‌دهد. نوع منحنی پخت برای محصولات مختلف و کاشی‌های مختلف متفاوت است. منحنی پخت بر اساس دما های مختلف کوره که توسط ثبات‌های متصل به ترموکوپل‌های موجود در دیواره‌ها یا سقف کوره ثبت می‌شوند رسم می‌شود. دیاگرام دارای جزئیات زیادی از جمله تعداد ترموکوپل‌های موجود در کوره می‌باشد.

راندمان پخت به مقداری انرژی گرمایی جذب شده توسط محصول بستگی دارد.

در کوره های قدیمی که از نوع تونلی بوده به علت کم بودن مقدار انرژی جذب شده توسط کاشی‌ها مشکلات زیادی وجود داشته از جمله :

یکنواخت نبودن هوا، مصرف زیاد انرژی، هزینه زیاد و نگهداری، مشکلات مکانیکی، دامنه متغیر ابعاد و مقادیر کم محصولات درجه یک

اما در کوره های امروزی که از نوع رولری می‌باشد این مشکل تا حد زیادی کم شده است.

کوره رولر شامل یک ساختار فولادی است که تکیه گاه کف، دیواره‌ها و سقف آن از مواد مختلفی مانند دیر گداز، عایق و سرامیک ساخته شده‌اند.

عایق بودن بالا و مقاومت بسیار خوب در برابر شوک حرارتی از ویژگی‌های این کوره‌ها می‌باشد. تمامی این‌ها اینرسی  گرمایی کوره را به حد اقل رسانده و موجب کاهش تغیرات منحنی پخت می‌شود و سرعت گرم شدن و سرد شدن کوره را تسهیل می‌نماید. سیستم محرکه و گرداننده رولری های کوره که شامل موتورهای که سرعت آنها قابل تنظیم بوده و بهره برداری بهینه از منحنی پخت را امکان پذیر می‌سازد؛ و امکان تنظیم سرعت موتورها که هر یک به مجموعه ای از رولرها متصل می‌باشد تنظیم سرعت رولرها و در نهایت کاشی را ممکن می‌سازد. سرعت موتورها دائماً توسط کامپیوتر کنترل می‌شود.

سیستم احتراق که شامل مشعل‌های مختلفی است که با گاز و دمیده شدن هوا کار می‌کند نیز توسط کامپیوتر کنترل می‌گردد.

هر منطقه شامل یک دسته مشعل در زیر روی رولرها می‌باشد و شامل تجهیزاتی نظیر وسایل کنترل دستی یا اتوماتیک گاز، سیستم احتراق الکترونیکی توسط الکترودهای وارد شده به محفظه احتراق مشعل و تنظیم اتوماتیک دما برای قسمت‌های مورد نظر در مسیر پخت می‌باشد.

این تنظیمات توسط یک سیستم اتوماتیک و خود کنترل مرکب از ترموکوپل‌های مختلف کنترل می‌شود که میزان گاز مشعل‌ها را تنظیم می‌نماید.

فعل و انفعالات مختلف در مراحل مختلف دمایی از ابتدا تا انتهای پخت شامل: حذف رطوبت یا آب جذب شده از محیط و حتی باقیمانده پس از خشک کردن و حتی جذب شده از لعاب ـ خارج شدن آب زئولیتی- سوختن و احتراق ترکیبات آلی که در خاک‌های رسی به وفور دیده می‌شود و آزاد شدن سولفات که خود تولید اسیدهای گوگردی می‌نماید.

تغییر شکل کریستالی کواتر از آلفا به بتا که با افزایش حجم ناگهانی مواجه بوده کربنات‌ها و آزاد شدن co2 تشکیل فازهای جدید سیلیکاتی و ... می‌باشد.

چنانچه مراحل مختلف پخت و حتی مراحل قبلی تولید و مواد اولیه تحت کنترل نباشد عیوب مختلف در محصول می‌تواند ایجاد شود از جمله:

·         دفرمگی تابدار شدن کاشی‌ها و سایر موارد مربوط به مسطح بودن

·         خراب شدن کیفیت سطح لعاب و ایجاد سوراخ‌های سوزنی

·         لعاب نگرفتگی و لعاب پریدگی

·         ترک‌های مویی لعاب ترک‌های مکانیکی و شکستگی و گوشه پریدگی

·         نقاط سیاه و Black core

·         کثیفی‌های سطح لعاب

·         نا گونیایی و اختلاف سایز

·         تغیر طیف چاپ و زمینه

·         شفافیت و موارد مربوط به درخشندگی سطح بیشتر در مورد لعاب‌های تراس و اپک

·         استحکام کم و ترد و شکننده بودن

7- پولیش

این مرحله تنها در مورد کاشی‌های گرانیتی بدون لعاب اعمال می‌شود.

کاشی گرانیتی به گروهی از کاشی‌ها اطلاق می‌شود که جذب آب آنها کمتر از 0.5 درصد باشد. در عمل کارخانجات تولید کاشی گرانیتی جذب آب کاشی‌ها را زیر 0.2 درصد تعریف می‌نمایند.

مشکلی که جذب آب (تخلخل باز) در کاشی‌های گرانیتی خصوصاً کاشی پولیش خورده ایجاد می‌نماید لک پذیری کاشی‌هاست.

تفاوت نسبت کاشی‌های گرانیتی با کاشی‌های دیگر بدون لعاب بودن این کاشی‌هاست که همین موضوع باعث شده که تمیز کردن این کاشی‌ها نسبت به کاشی‌های لعاب دار کمی مشکل‌تر باشد و حتماً باید از محلول‌های شوینده در بر طرف کردن بعضی از لکه‌ها استفاده نمود. در این خصوص تولیدکنندگان کاشی گرانیتی یک سری اطلاعات مربوط به تمیز کردن انواع لکه را در اختیار مشتریان خود قرار می‌دهند. برای اینکه موضوع لک پذیری کاشی‌ها که مورد سؤال اکثر مشتریان می‌باشد بیشتر باز شود باید خاطر نشان نماییم که در کاشی‌ها دو نوع تخلخل وجود دارد یکی تخلخل باز و دیگری بسته.

در تخلخل باز چنانچه اگر آب روی کاشی ریخته شود به مرور از کاشی عبور می‌نماید ولی در تخلخل‌های بسته آب نفوذ نمی‌نماید.

مقدار عبور آب از تخلخل‌های باز به درجه حرارت آب نیز بستگی دارد و چنانچه آب گرم‌تر باشد میزان نفوذ بیشتر خواهد بود. مقدار تخلخل در کاشی‌ها از سطوح خارجی به داخلی متفاوت است و از سطح به داخل بیشتر می‌شود.

و سطح کاملاً خارجی کاشی‌ها خصوصاً در کاشی‌های با جذب آب زیر 50% به هیچ وجه تخلخل باز ندارد. بنابراین در کاشی‌های مات یا پولیش نخورده سطح کاملاً خارجی نفوذ ناپذیر است و کمتر لک می‌گیرد. اما در کاشی‌های مات پولیش نخورده به علت پرزدار بودن و ناصاف بودن سطح مقدار کثیف شدن سطح بیشتر از کاشی‌های پولیش خورده است. اما این کثیفی را می‌توان به راحتی تمیز نمود.

در کاشی‌های پولیش خورده به علت اینکه حدود 0.5 تا 0.8 میلی‌متر از لایه رویی کاشی‌ها ساب داده می‌شود تخلخل‌های بسته به سطح باز می‌کنند و همین منافذ می‌توانند لک و کثیفی را جذب نمایند اما همین مورد نیز در کاشی‌ها با جذب آب زیر 0.1 درصد مشکل خاصی ایجاد نمی‌نماید

توصیه: مشتریانی که از کاشی‌ها گرانیتی برای پوشش کف استفاده می‌نماید باید توجه داشته باشند که این منافذ ریز در روزهای اولیه پس از نصب می‌تواند با جذب گرد و غبار کاملاً نفوذ ناپذیر شوند که با توجه به آنالیزی که از سوابق لک‌ها صورت گرفته اکثر لکه‌ها در مرحله نصب ایجاد می‌شود. بنابراین توجه مشتریان را به موارد زیر جلب می‌نماییم:

·         به هیچ وجه از بندهای رنگی برای کاشی‌های گرانیتی استفاده نشود

·         از دوغاب رنگی برای پر کردن درزها استفاده نشود

·         سطح کاشی‌ها پس از نصب کاملاً تمیز شود

·         در روزهای ابتدایی از ریختن مواد لک کننده خودداری شود

لعاب
لعاب قشر نازك شيشه‌اي يا شيشه مانندي است كه (در فرايند لعابكاري) بر سطوح بعضي اجسام سراميكي پوشش داده مي‌شود. ماده تشكيل دهنده لعاب را كه پودر بسيار نرمي است به وسيله‌اي روي جسم موردنظر لعابكاري مي‌كنند و سپس مي‌پزند لعاب، تمام سطح جسم سراميكي را كاملاً به صورت يك پوشش نازك مي‌پوشاند. لعاب هميشه در دماي كمتري نسبت به بدنه‌هاي سراميكي، به حالت خميري و مذاب در مي‌آيد، يعني نقطه خميري پايين‌تري دارد.
لعابكاري جسم سراميكي موجب تراكم، سختي، صيقلي و رنگي بودن آن مي‌شود و آن را در مقابل بعضي از عوامل شيميايي مستحكم و پايدار مي‌سازد.
لعاب، اجسام سراميكي متخلخل را كاملاً متراكم و از نفوذ مايعات و گازها به داخل بافت آنها جلوگيري مي‌كند و در نتيجه از تأثير خوردگي و عوامل نامساعد ديگر بر آنها مي‌كاهد.
تقسيم بندي لعابها
امروزه تقسيم بندي لعابها بر مبناي تشكيل شيميايي يا نوع توليد آن صورت مي‌گيرد.
تقسيم بندي بر اساس تركيب شيميايي:
1ـ لعابهاي سربي
الف ـ لعاب بدون بور
الف1ـ لعاب سربي ساده
الف2ـ لعاب سربي مخلوط
ب ـ لعاب محتوي برات
2ـ لعابهاي بدون سرب
الف ـ لعابهاي براتي
ب ـ لعابهاي بدون بور
ب1ـ لعاب با مقدار قليايي زياد (لعابهاي قليايي)
ب2ـ لعاب با مقدار كم قليايي (لعابهاي پرسلان)
تقسيم بندي لعاب بر اساس انواع توليدها :
1ـ لعابهاي خام
2ـ لعابهاي فريتي
3ـ لعابهاي تبخيري
لعابكاري:
براي لعابكاري بدنه هاي سراميكي روشهاي متعددي وجود دارد كه مهم‌ترين آنها عبارتند از:
1ـ ريختن لعاب بر روي بدنه سراميكي.
2ـ فرو بردن بدنه سراميكي در دوغ‌آب لعاب.
3ـ‌‌ لعابكاري با فشار هوا (پاشيدن دوغ‌آب لعاب توسط پيستوله ).
4ـ پراندن لعاب توسط نيروي گريز از مركز كه در اين حالت لعاب به صورت ذرات بسيار ريزي تبديل و در فضا پخش مي‌شود كه بدنه هاي سراميكي را در اين فضا قرار داده و لعابكاري مي‌شوند.
روشهاي لعابكاري ديگري از تركيب اين چهار طريق لعابكاري فوق جهت لعابكاري وجود دارد كه در اينجا آورده نمي‌شود.
لعاب در لعابكاري به روشهاي ريختن و فرو بردن بايد داراي وزن مخصوصي در حدود 30/1 الي 55/1 گرم بر سانتيمتر مكعب باشد (30ـ50 B´e) وزن مخصوص لعابهايي كه توسط روش پاشيدن لعابكاري مي‌شوند در همين حدود فرق دارند.
لعابهاي غليظ براي لعابكاري به طريق پاشيدن نامناسب است و سطوح ناهمواري بر روي بدنة سراميكي بوجود مي‌آورد كه موجب لوله و يا پوسته‌اي شدن لعاب مي‌شود.
دماي بدنه در ضخامت قشر لعاب مؤثر است.به ويژه براي روشهاي لعابكاري به طريق 1 و 2 بدنه هاي فشرده عمل مكندگي و جذب لعاب كمتري دارند، بنابراين بايد لعاب غليظتر تنظيم شود . تخلخل بدنه‌هاي سراميكي با پخت اوليه بايد درحد مناسبي باشد كه عمل مكندگي و جذب لعاب آنها به حد كافي باشد. جذب آب بدنه‌هاي از جنس سراميك سفيدپخت بايد تقريباً 10 تا 15 درصد و براي كاشي در حدود 6 الي 10 درصد باشد.
براي بهبود لعابكاري بدنه‌هاي سراميكي، مقداري از آب همراه دوغ‌آب لعاب توسط تخلخل بدنه مكيده وجذب مي‌شود، بنابراين تمام اين قدرت مكندگي بدنه را نبايد كلاً جهت لعاب كاري بهره‌برداري كرد .اگر تمام قدرت مكندگي بدنه به وسيله آب لعاب جذيب شده بهره‌برداري شود يعني بدنه از آب اشباع شود بعداً لعاب از روي سطح لعابكاري شده شره كرده و ميريزد يا پس از پخت دراين مواضع بدون لعاب باقي ميماند (حالت كچلي). ازچهار روش لعابكاري فوق، روشهاي زير به ترتيب، مقدار آب بيشتري همراه خود به بدنه مي‌بخشد:
1ـ فروبردن
2ـ ريختن لعاب
3ـ پراندن توسط نيروي گريز از مركز
4ـ لعابكاري با فشار هوا
بنابراين، روش لعابكاري به طريق فرو بردن مقدار بيشتري و در روش پاشيدن توسط فشار هوا كمترين آب را همراه خود در حين لعابكاري به بدنه سراميكي مي‌دهد. بدنه‌هايي كه خاصيت مكندگي آنها نسبتاً كم است توسط گرم‌كردن، حالت مكندگي آنها را افزايش مي‌دهند .
براي نقاشي و تزئين‌كردن بدنه‌هاي سراميكي بعضي از نقاط بدنه را كه مايل به لعابكاري نيستند و بايد عاري از لعاب باشند با مواد پلاستيكي مانند لاتكس، به وسيله قلم‌مو آن منطقه را پوشش و سپس بدنه را لعابكاري مي‌كنند. پس از خشك شدن لعاب مي‌توان به راحتي آن پوسته پلاستيكي را از بدنه جدا كرد و در زير اين پوسته پلاستيكي لعاب نفوذ نكرده و بدنه در اين منطقه عاري از لعاب مي‌ماند. برعكس مواقعي جهت تزئين بدنه سراميكي از رنگهاي متفاوت و زمينه‌هاي مختلف استفاده مي‌شود، لذا رنگ را با محلول پارافين گرم مخلوط كرده و بر روي بدنه مي‌كشند (نقاشي مي‌كنند) و پس از انجماد پارافين تمام بدنه لعابكاري مي‌شود. در مواضعي كه رنگ مخلوط با پارافين نقاشي شده، لعاب دومي يا زمينه را به خود جذب نمي‌كند و در نتيجه به راحتي مي‌توان دو يا چند رنگ را به بدنه بدين طريق لعابكاري كرد.
به تازگي لعابكاري قطعات سراميكي از روش لعابكاري به طريق الكترواستاتيكي نيز استفاده مي‌شود كه اين روش از بعضي از مزاياي مطلوبي برخوردار است. در اين روش بين الكترود قطب منفي و الكترود قطب مثبت متصل به قطعه سراميكي موردنظر، جهت لعابكاري، جريان برق فشار قوي برقرار مي‌شود. ذرات دوغ‌آب لعاب را به وسيله هواي پرس شده به اين حوضه وارد مي‌كند. ذرات لعاب، از خطوط حوضه تشكيل شده در اين حوضه الكتريكي پيروي كرده و به طرف جسم سراميكي حركت مي‌كند. در اين روش لعابكاري، بدنه سراميكي در تمام جهات لعابكاري شده و به همين سبب داراي اهميت زيادي براي اجسام سراميكي با شكل ظاهري پيچيده است، مانند سراميكي طبي.
مهمترين مزيت‌هاي لعابكاري به روش الكترواستاتيكي عبارتند از:
1ـ لعابكاري سه بعدي
2ـ لعابكاري با ضخامت قشر يكنواخت
3ـ عدم تشكيل جدايش در حين لعابكاري
4ـ اتلاف بسيار كم لعاب
5ـ لعابكاري در زمان كوتاه براي اجسام بزرگ
لعابكاري خام
اخيراًدر صنعت سراميك نرم (ظريف) سعي مي‌شود قطعات را فقط يك پخت توليد كنند، يعني بدنه‌هاي سراميكي كه در ابتدا پخت اوليه داده و سپس بعد از لعابكاري پخت نهايي يا صاف انجام مي‌گرفته است، اين پخت ابتدايي را حذف و فقط توسط يك پخت عمل پخت قطعه و لعاب تواماً انجام مي‌گيرد. در اين صورت يك عمل پخت حذف و صرفه‌جويي مي‌شود. براي بعضي از قطعات سراميكي مانند توليد لوله‌هاي فاضل آب كه از سراميك خشن توليد مي‌شوند، اين روش لعابكاري خام، جديد نيست و تا كنون نيز انجام شده است.
به منظور لعابكاري خام بايد بدنه داراي استحكام خشك نسبتاً بيشتري باشد كه در اثر فروبردن اين قطعات در لعاب يا عمليات ديگر، سست نشوند. در اين روش لعابكاري، مواد بدنه سراميكي بايد قابليت تورم كمتري نسبت به روشهاي ديگر داشته باشد. قطعات سراميكي كه هنوز كاملاًخشك نشده و فقط ظاهراً سطح خارجي آنها خشك شده، يعني در داخل قطعه هنوز مرطوب است، اين قطعات داراي تنش زيادي هستند كه به محض شروع عمليات لعابكاري بر روي آن امكان ترك خوردن يا تشكيل نقايص ديگري مي‌باشد.
با اضافه و مخلوط كردن پودر پخته شده بدنه، به مواد متورم شونده، مي‌توان از ترك خوردن آنها تا حد زيادي جلوگيري كرد. در صنعت، لعابهاي محتوي خاك رس پلاستيكي (قابليت تورم خوب) براي لعابكاري خام مناسبترند، زيرا آب همراه اين نوع لعابها به كندي به بدنه نفوذ مي‌كند. محتوي بودن بيش از حد خاك رس در اين گونه لعاب موجب بسته شدن حفره‌هاي ريز و در نتيجه لوله‌هاي موئين بدنه مي‌شود كه از نفوذ آب همراه لعاب به داخل بدنه جلوگيري به عمل مي‌آورد و در اين صورت توليد آبله كرده و تشكيل حفره‌هاي هوا در روي سطح بدنه وجود دارد.
تنها اشكالي كه در اين نوع لعابكاري خام به وجود مي‌آيد شكستن بدنه‌هاي خام به دليل سست شدن آنها است. البته مي‌توان به منظور اجتناب از نقص فوق، استحكام خشك قطعات را با اضافه كردن بعضي از مواد تا اندازه‌اي افزايش داد مانند:
1ـ اضافه كردن مقداري آب شيشه به مواد تا اندازه‌اي كه اثري بر روي قابليت ريختن، دوغ‌آب مواد بدنه، نگذارد.
2ـ اضافه كردن مقدار كمي بنتونيت به مواد.
3ـ اضافه كردن خاكهاي رس مختلف مانند كائولن ـ شيفر و غيره
4ـ اضافه كردن مواد آلي مانند تولوز و آلگينات. اين مواد استحكام خشك را افزايش داده ولي از تورم مجدد آن در طي زمان نمي‌توان جلوگيري كرد.

براي لعابكاري خام بايد بدنه سراميكي كاملاً خشك باشد. اگر بدنه در حين لعابكاري ترك خورد بايد لعاب پلاستيكي را به حد كافي با آب رقيق كرد. به مواد بدنه بايد مواد تقليل دهنده‌ يا مواد غير پلاستيكي اضافه كرد. به منظور بهتر كردن خواص لعابهاي محتوي فريت زياد بايد مقداري مواد پلاستيكي به آن اضافه كرد.
يكي از مسائل مهم در لعابكاري خام زمان لعابكاري بر روي بدنه است. اگر زمان فرو بردن و نگه‌ داشتن بدنه در لعاب زياد باشد مقدار بيشتري آب به خود جذب كرده، به طوري كه قابليت مكندگي بدنه كاملاً به اتمام رسيده (اشباع شده) و آب اضافي موجود در بدنه موجب نرم شدن بدنه و بنابراين تغيير شكل آن مي‌شود.
زمان لعابكاري زياد سبب عيوب زير مي‌شود:
1ـ به سختي خشك شدن لعاب از سطح بدنه و سُر خوردن لعاب از روي آن.
2ـ تشكيل آبله و ترك پس از خشك شدن.
3ـ تاب خوردن و شكستن بدنه خام.
فرمول كلي براي تعيين زمان لعابكاري و تنظيم غلظت صحيح و مناسب لعاب وجود ندارد، بلكه بايد با كمي تجربه حدود آنها را مشخص و بدست آورد.
ترجيح داده مي‌شود قطعات بزرگ ميان تهي را ابتدا از داخل لعابكاري كرده و پس از گذشت چند ساعتي خشك شدن، سطوح خارجي آن را لعابكاري كنند. جهت لعابكاري خام از لعابهايي كه بيش از چهار پنجم مواد محتوي آن فريت شده باشد نامناسب است و احتمالاً اشكالات به وجود مي‌آورد.
اگر در بدنه انقباض بيشتري نسبت به لعاب داشته باشد، لعاب از روي بدنة خام شروع به ريختن مي‌كند. بنابراين بايد انقباض لعاب را افزايش داد. با اضافه كردن مواد خام پلاستيكي بيشتر به لعاب، حالت ريختن فوق پيش‌گيري مي‌شود. بنتونيت (5/1 درصد) از ريختن لعاب نيز ممانعت به عمل مي‌آورد.
قواعد كلي براي تهيه فريت
براي تهيه لعاب اغلب مقداري فريت مورد استفاده است. مواد لعاب را موقعي فريت مي‌كنند كه خواسته باشند مواد حل شونده در آب را به سيليكاتهاي غير محلول تبديل يامواد سمي را به مواد غير سمي تبديل كنند. در موقع محاسبه مواد خام جهت تهيه فريت بايد حتماً مقدار آب متبلور را در نظر گرفته و حساب كرد.
كربنات سديم كلسينه شده، به ويژه در محيط مرطوب، مقدار زيادي آب به خود جذب و تشكيل هيدرات مي‌دهد، بنا بر اين توصيه مي‌شود از ذخيره و انبار كردن مقدار زياد اين مواد صرفنظر كرده يا بهتر است كربنات سديم متبلور (Na2CO3. 10H2O) كه پايداري نسبتاً بيشتري دارد مورد استفاده قرار گيرد.
براكس در مقابل آب و رطوبت محيط حساس است و بايد در ظروف كاملاً آبندي شده نگه‌داري شود.
تمام فريت‌ها بايد محتوي كوارتز باشند و نسبت مقدار بازها به كوارتز، از حداقل يك به يك و حداكثر از 1 به 3 تجاوز نكند.
به فريت‌هاي قليايي بايد نسبت به هر يك مول قليايي حداقل 5/2 مول كوارتز اضافه شود، در غير اين صورت پس از فريت‌شدن مقداري از قليايي‌ها به شدت در آب حل مي‌شود.
به منظور ممانعت كامل از حلاليت قليايي‌ها نبايد بيش از نصف مقدار مواد بازي ، از قليايي تشكيل شده باشد.

در سمت بازها به جز مواد قليايي بايد اغلب مقداري اكسيد كلسيم و اكسيد سرب وجود داشته باشد كه در موقع فريت كردن، سيليكاتهاي غير محلول تشكيل شود.
اگر به فريتي خواسته باشند اسيد بوريك اضافه كنند، نسبت B2O3 بهSiO2 نبايد كمتر از 1 به 2 باشد.
در فريتها‌يي كه غير از مواد PbO و SiO2 و اسيد بوريك مواد ديگري مانند K2O وجود دارد، مي توان نسبت B2O3به SiO2 را از 1 به 5/1-1 تغيير داد. در موقع فريت كردن مواد محتوي اسيد بوريك، بايد حتماً مقدار فراريت اسيد بوريك توسط بخار آب تشكيل شده را در نظرگرفت.
براي توليد فريت‌هاي قليايي خالص جهت كارهاي مخصوص مي توان در طرف بازها در فرمول زگر غير از مواد قليايي مقداري اكسيد كلسيم اضافه كرد. اين اكسيد به رنگفريت تأثيري نمي گذارد ولي اثرات مناسبي بر روي لعاب دارد.
اضافه كردن مقدار بسيار كمي Al2O3 ، تا اندازه‌اي كه رنگ را تغيير ندهد مفيد است.
به منظور اجتناب و پيش‌گيري از تبخير بيش از حد سرب در فريت سيليكات سرب خالص، توصيه مي شود به مقدار بسيار كمي Al2O3 به مواد لعاب اضافه كنند.

ترکیب لعاب بر اساس کاربرد فریت ها یا مواد خام

1.       1)لعاب های سفید براق (Majolicas)

این لعاب ها با میزان اوپک (opacity) فوق العاده که آنها را از فریت های ترانسپارنت متمایز می سازد ، مشخص می شوند . لعاب های فوق الذکر در بدنه های رنگی کاتوفورت (Cottoforte) به کار می روند .

اوپک شدن لعاب یاوارد کردن یک عامل اوپک کننده ( سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه ) به درون ترکیب فریت شده یا لعاب ، حاصل می شود . در این مورد ، درصد فریت در لعاب های با دمای پخت پایین بیشتر است ، در حالی که با افزایش دمای پخت لعاب میزان مواد خام افزایش می یابد .

 2)لعاب های مات

این لعاب ها با اشباع کردن شیشه توسط عناصر کریستال ساز و افزاینده سختی بدست می آیند . اکسیدهای روی ، تیتانیم ، کلسیم ، باریم و منیزیم ، توسط کریستالیزاسیون باعث مات شدن لعاب می شوند در حالی که اکسید آلومینیوم و گاهی سیلیکات زیرکونیم بوسیله سخت کردن ، لعاب را مات می کنند .

لعاب هایی که با استفاده از اکسیدهای روی یا تیتانیم مات می شوند . عمدتاً پایه شیشه ای قابل ذوب و بدون سرب دارند . زمانی که عامل مات کننده اکسید روی باشد ، لعاب سفید نیست و زمانی که اکسیدهای تیتانیم به کار برده می شود ، لعاب مایل به خاکستری و زرد رنگ است . لعاب هایی که بوسیله اکسیدهای قلیایی خاکی مات می شوند ، عموماً سفید رنگ و به میزان قابل توجهی ویسکوز هستند .

لعاب هایی که بوسیله سخت کردن مات می شوند ، دارای پایه و ترکیب شیشه ای قابل ذوب هستند ( فریت های گروه 3 را ببینید) که توسط آلومینا ، کورندوم و سیلیکات زیرکونیم کاملاً سخت می شوند .

بسته به نوع عامل مات کننده ، لعاب های satiny ( نوعی لعاب نیمه مات به رنگهای مختلف و اطلس نما )             ( اکسی آلومینیوم یا کورندوم ) یا لعاب های نوع سنگی ( سیلیکات زیرکونیم ) ممکن است تولید شوند .         لعاب های مات (znO-caO) که در دمای پایین پخته می شوند ، از فریت های گروه 6 تهیه می شوند ، در حالی که برای دمای پخت بالاتر ، ترکیب لعاب عمدتاً شامل مواد خام حرارت ندیده می باشد .

 3)لعابهای مرمرین (Marble Glazes)

این لعاب ها می توانند در حکم لعاب های مات دسته بندی شوند ، اما به علت فرمولاسیون منحصر به فرد خصوصیات ویژه ، در بسته جداگانه ای قرار می گیرند . برای بدست آوردن این نوع لعاب ، ماده شیشه ای قابل ذوب (فریتهای گروه 4A/B برای دماهای پخت پایین) ، توسط سیلیکات زیرکونیم میکرونیزه اوپک شده با مخلوطی از اکسیدهای SnO₂-TiO₂-ZnO به نسبت 5 به 6 ، 2 به 3 ، و 1 به 2 مات می شود .

 

1.       4)لعاب های موم مانند و براق (Waxy Glazes)

این مطلب به لعاب هایی مربوط می شود که خصوصیات حد واسط بین لعاب مرمرین و فریت ترانسپارنت را نشان می دهند ( قابل ذوب ، نیمه اوپک ، نیمه براق) . در نتیجه ، ترکیب آنها تقریباً به صورت زیر می باشد:

-  ماده شیشه ای با قابلیت ذوب متوسط ( فریت های گروه 3 یا مخلوط فریت های گروه های 1 و 4 )

-         کمی اوپک شده با استفاده از سیلیکات زیرکو نیم (4-%8)

-         کمی مات شده با استفاده از (1/2-4/5-0/1) TiO₂-ZnO-SnO₂

1.       5)لعاب های کریستالین

فرایند کریستاله شدن ، با پختن ترکیب شیشه ای قابل ذوب غنی از اکسید روی یا اکسید تیتانیم در دمای پخت بالا صورت می گیرد .

 6) لعاب نگه دار Spekled or Torn Glazes ( لعاب فلزی با لکه های رنگی متفاوت از رنگ لعاب که بطور یکنواخت در تمام سطح جسم پخش شده است)

این لعاب ها با اشباع کردن ترکیبات شیشه ای دارای قابلیت ذوب زیاد و واکنشگر ، توسط مقادیر زیاد   سیلیکات زیرکونیم ، بدست می آیند . لعاب های فوق الذکر در دمای پخت پایین ، حاصل می شوند . برای تهیه این لعاب ها از فریت های گروه 6 استفاده می شود . به منظور بهتر نمودن اثر "torn" توصیه شده که یک لایه نازک از لعاب قابل ذوب آماده ، در زیر لعاب ، استفاده شود .

1.       7)لعاب های زمخت (Rustic Glazes)

این گروه شامل کلیه لعاب هایی است که از مواد کمابیش قابل ذوب تشکیل شده اند و با استفاده از مواد درشت (شن و کوراندوم) به شدت سخت می شوند . این مواد معمولاً در پایان عمل خرد کردن و سایش وارد ترکیب     می شوند و بنابراین به میزان کمی با سایر مواد مخلوط می گردند .

  8)آوانتورین (Aventurines)

لعاب هایی هستند که با کریستال ریز در سوسپانسیون مشخص می شوند ( Fe – Cr – Cu ) و با ترکیب اکسید سرب و یا ترکیبات قلیایی – بوریک قابلیت ذوب زیادی دارند . کریستالیزاسیون ، نتیجه اشباع شدن فریت در حالت گرم با یک اکسید و سپس جدا شدن آن طی مرحله سرد شدن است .

 9)زیر لعابی ها (Underglazes)

به لعاب هایی کمابیش قابل ذوب که هرگز به تنهایی استفاده نمی شوند و فقط زیر انواع دیگر لعاب ها به کار برده می شوند ، اطلاق می گردد . ( لعاب های موارد 8-7-6-5-4 را ببینید ) .

 10) انگوب ها

ترکیبات رسمی شیشه ای شده هستند که به بدنه زده می شوند تا تخلخلی بر روی بدنه باقی نماند . انگوب ها معمولاً برای جلوگیری از خروج مواد فرار ( مانند CO₂ و SO₂ ) از بیسکویت یا جلوگیری از آلودگی های حاصل از فرسایش سطح لعاب ( نوع پیریت ) بر روی بدنه ، بکار می روند . انواع لعاب های شرح داده شده بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند .

اگر چه بسیاری از انواع دیگر لعاب ها در بازار در دسترسند ، اما هر یک از آنها ممکن است در یکی از گروههایی که قبلاً توضیح داده شد ، وجود داشته باشند . با دانستن اصول و ترکیبات پایه میتوان اثرات ، جلوه ها و تغییرات مطلوب و مورد نظر را بدست آورد

انواع اصلی فریت

در صنعت ، اصطلاح " فریت " بیانگر یک مخلوط مذاب شیشه ای است که بطور ناگهانی بوسیله آب سرد         می شود . فریت ها بعنوان ماده اصلی ترکیب لعاب های با دمای پخت پایین ، به منظور پایدار نمودن و ثبات ترکیبات به کار می روند .

فریت های زیادی با ویژگی ها و خصوصیات متفاوتی از لحاظ قابلیت ذوب ، شفافیت ، کدری و ماتی در بازار در دسترسند . فریت ها بر اساس مهم ترین خصوصیاتشان به صورت زیر دسته بندی می شوند :

1. فریت های شفاف یا ترانسپارت براق و ویسکوز (معمولاً " فریت ترانسپارت " نامیده می شوند )

فریت هایی با نقطه ذوب پایین هستند که از مقدار قابل توجهی SiO₂ (50-60%) و مقادیر کمی Flux یا مواد کمک ذوب (20-25%) شامل Na₂O ، K₂O ، pbo ، B₂O₃ ، تشکیل شده اند .

باقی مانده شامل پایدار سازها یا Stabilizer ها ( Mgo ، BaO ، CaO ، ZnO ، Al₂O₃ ) می باشد که در مقادیر بسیار کم ( ماکزیم 7 تا 9% ) موجود است .

این فریت ها عمدتاً برای آماده سازی لعاب های ترانسپارنت به کار می روند ، همچنین گاهی در مقادیر کم وارد ترکیب لعاب های با دمای پخت پایین می گردند . هنگامی که لعاب های با دمای پخت بالا تهیه می شوند ، استفاده از این فریت ها نسبت به فریت های دیگر افزایش می یابد .

این فریت ها تقریباً برای آماده سازی تمام لعاب هایی که در دمای بیش از c1100 پخته می شوند ، مورد استفاده قرار می گیرند تا فرایند شیشه ای کردن (Vitrification) را کامل تر نموده و فراورده را بیشتر و بهتر ذوب کنند .

 2. فریت های اوپک ، براق ، ویسکوز (معمولاً لعاب های سفید زیر کون یا ماژولیکا نامیده می شوند )

این فریت ها فقط از لحاظ اوپک کردن با گروه قبلی تفاوت دارند . سیلیکات زیرکونیم باعث اوپک کردن فریت می گردد که مقدار آن در ترکیب 8 تا 14 % است .

این فریت ها عمدتاً برای تهیه لعاب های براق سفید که هم در دمای بالا و هم در دمای پایین پخته می شوند ، بکار می روند . معمولاً مقدار فریت در ترکیب لعاب با دمای پخت بالا کاهش یافته و مواد کمکی افزایش می یابند . این فریت ها به ندرت برای لعاب هایی که غیر از نوع سفید براق هستند ، به کار می روند .

 3.فریت های ترانسپارنت براق با قابلیت ذوب متوسط

این فریت در مقایسه با گروهی که در بالا شرح داده شد ، قابلیت ذوب بیشتری دارند . در واقع ، در حالی که مقدار سیلیس به 35-%50 کاهش پیدا می کند ، درصد مواد کمک ذوب ( Li₂O ، B₂O₃ ، pbo ، K₂O ، Na₂O )       به 30-%40 افزایش می یابد .

این فریت ها در ترکیب کلیه لعاب هایی که در دمای پایین پخته می شوند ، به فراوانی مورد استفاده قرار می گیرند . گاهی این فریت ها (در مقادیر کم) برای تهیه برخی لعاب های ویژه با دمای پخت بالا مانند لعاب های چرمی "Leather" و سفید مرمری "Marble White" به کار برده می شوند .استفاده گسترده از این فریت ها به علت ماهیت قابل ذوب بودن آنهاست که به ورود مقادیر زیاد مواد خام درون آسیا و فرایند کریستال شدن عوامل مات کننده ، کمک می کند . بنابراین با به کار بردن تنها یک فریت و تغییر دادن مواد کمکی اضافه شده به ترکیب درون آسیا ، امکان بدست آوردن انواع متفاوت لعاب ها هم از نظر تکنیکی و هم از نظر هنری وجود دارد .

 4.فریت های مات Matt Frits (CaO-ZnO-TiO₂)

این فریت ها با کریستالیزاسیون یا تبلور (Devitification) یک عنصر که به میزان زیادی در یک سیستم شیشه ای مناسب وجود دارد ، توصیف می شوند . کلسیم ، باریم ، روی و تیتانیم باعث بلور (Devitification) می گردند.

کریستال شدن کلسیو باریم ، در مواد شیشه ای قلیایی حاوی بور صورت می گیرد در حالی که روی و تیتانیم   در مواد عاری از سرب به کریستال تبدیل می شوند .

فریت های مات کلسیم و باریم معمولاً عاری از سرب ، ویسکوز و اوپک هستند . در عوض ، فریت های مات روی ، قابلیت ذوب کمی دارند ، دارای سرب می باشند (pbo=25-%30) و نیمه اوپک هستند .فریت های مات تیتانیم نیز قابلیت ذوب کمی دارند ، دارای سرب هستند ، اوپک می باشند و رنگ آنها متمایل به زرد است . این فریت ها معمولاً در لعابهای مات ، یا بعنوان عامل اصلاح کننده در ترکیب لعاب هایی که زیاد مات نیستند به کار می روند .

در بسیاری مواقع znO-caO-BaO-TiO₂ ترجیحاً بجای مواد خام معادل وارد ترکیب فریت می شوند . این امر به علت اجتناب از استفاده از مواد خامی مانند کربنات ها (Caco₃-Mgco₃)که دارای مواد فرار مانند Co₂   هستند می باشد .

 5.فریت های دارای ترکیب رنگی

تنها تفاوت این فریت ها با گروه های قبلی در رنگی بودن آنهاست ، بطوریکه ممکن است در گروه های 3 و 4 نیز قرار گیرند . عوامل ایجاد کننده رنگ که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند ، عبارتند از : آهن ، کبالت ، منگنز ، مس ، کادمیم و سلنیم .

فریت های حاوی کادمیم و سلنیم بدون هیچگونه افزودنی به کار می روند تا لعاب های خاصی بدست آید که به شکل دیگری قابل حصول نیستند . بقیه فریت ها فقط برای تولید فریت های ترانسپارنت رنگی بکار می روند یا به شکل پایدار وارد می شوند ، ترکیب رنگی آنها زمانی استفاده می شود که اثرات تابشی خاصی انتظار داشته باشیم . در جدول 1-1 و 2-1 ، قابلیت ذوب و مشخصات ترکیبات نوعی برخی از فریت ها را مشاهده می کنید.

فرایند تولید فریت ، بطور شماتیک در زیر خلاصه می شود :

-         مواد خام گوناگون تشکیل دهنده فریت ، پس از کنترل کیفیت ، در سیلوها انبار می شوند .

-         ترکیب آمیز (Batching) معمولاً به صورت اتوماتیک انجام می شود .

ترکیبات مختلف به روش خشک مخلوط می شوند .

-         مخلوط حاصل درون کوره ریخته می شود تا کاملاً ذوب شود .

-  سپس ماده گداخته مذاب درون یک محفظه پر از آب ریخته می شود تا سریع با آب سرد شود . این سرد شدن سریع باعث تردی و شکنندگی شیشه می شود تا در مراحل بعدی به راحتی آسیاب شود .

دو نوع کوره فریت وجود دارد :

-         کوره های چرخشی متناوب

-         کوره های پیوسته یا Continous

 

مقدمه

یک عقیده قدیمی وجود دارد که چهار عنصر اصلی جهان آب و آتش و باد و خاک می‌باشد. هر چند که بشر امروزی بطلان این عقیده را ثابت نموده اما ادغام و هماهنگی کامل و زیبای این عناصر را نمی‌توان در پیدایش صنعت سرامیک و محصولات سرامیکی کتمان نمود.

طبق تعاریف قدیم، یک فرآورده سرامیکی محصولی است از دوغاب (مخلوطی از خاک و آب) که در یک محیط گرم و خشک و در نهایت در آتش سخت می‌گردد.

مطابق تعاریف جدید سرامیک‌ها عبارتند از اشیاء جامدی که اجزاء اصلی تشکیل دهنده آنها مواد معدنی غیر فلزی بوده که ابتدا شکل گرفته و سپس در حرارت سخت می‌گردند.

سرامیک‌ها در چهار خانواده بزرگ به شرح زیر طبقه بندی می‌شود:

1.      فرآورده های ویژه و سرامیک‌های تکنیکی

2.      دیر گدازها

3.      فرآورده های زمخت

4.      فرآورده های ظریف

خانواده فرآورده های ظریف به چهار دسته زیر تقسیم می‌شوند:

1.      ظروف خانگی

2.      سرامیک‌های بهداشتی

3.      کاشی‌ها

4.      مقرء ها و عایق‌های الکتریکی

به طور خلاصه پروسه تولید کاشی شامل موارد زیر می‌باشد:

آماده سازی مواد اولیه بدنه کاشی‌ها

مواد اولیه عمده بدنه کاشی‌ها خاک‌های مختلفی است که از معادن کشور تأمین می‌شود.

به طور کلی این مواد شامل سه دسته زیر می‌باشند که بر اساس نقش آنها در بدنه طبقه بندی گردیده‌اند:

·       مواد اولیه پلاستیک

·       پر کننده‌ها (فیلرها Fillers)

·       کمک ذوبها یا گداز آورها (Fluxes)

1. مواد پلاستیک

رس‌ها مهم‌ترین، پر مصرفترین و قدیمیترین مواد اولیه در صنعت سرامیک می‌باشند و اصولاً صنعت سرامیک حیات خود را مدیون رس می‌باشد. اصطلاح رس به کلیه خاکهائی اطلاق می‌شود که دارای خاصیت پلاستیسیته می‌باشند و خاصیت پلاستیسیته به صورت زیر تعریف می‌شود:

خاصیتی است که یک ماده را قادر می‌سازد تا در اثر یک نیروی خارجی بدون شکست و گسستگی تغیر شکل داده و بعد از حذف یا کاهش نیرو همچنان حالت خود را حفظ نماید. خاک رس به خاکی گفته می‌شود که بخش عمده آن کانی‌های رسی می‌باشند. کانی‌های رسی از تجزیه و هوازدگی سنگ‌های آذرین (سنگ‌هایی حاصل از انجماد ماگما) مثل گرانیت، پگماتیت گرانیت و... به وجود می‌آیند. گرانیت ها از سه کانی میکا، کوارتز و فلدسپات با نسبت‌های تقریباً برابر تشکیل شده‌اند. در بین این سه کانی، فلدسپات در برابر آب و هوازدگی از همه ضعیف‌تر و ناپایدارتر بوده و پس از میلیون‌ها سال به کانی‌های رسی تبدیل می‌شود.

بنابراین در خاک‌های رسی علاوه بر کانی رسی، کانی‌های کوارتز و میکا و حتی فلدسپات به مقدار زیادی وجود دارد و هر چند میزان کانی‌های رسی بیشتر باشد خواصی نظیر پلاستیسیته در حد بالاتری قرار خواهد داشت.

مینرالهای (Minerals) رسی را بر اساس ساختمان مینرالی به گروه‌های مختلفی تقسیم بندی می‌کنند که از بحث ما خارج می‌باشد اما جهت یاد آوری مهم‌ترین کانی‌های رسی مصرفی در این صنعت شامل کائولیت ها، مونت موری لونیت ها، ایلیتها، لوئیزیتها و... می‌باشند.

اما دلایل عمده استفاده از رس‌ها در این صنعت به شرح زیر می‌باشد:

·         به علت وجود بنیان‌های مولکولی Sio2,Al203 در ساختمان رس‌ها بعد از پخت فازهای بسیار سخت سیلیکاتی را تولید نموده و موجب افزایش مقاومت در محصولات می‌گردند. کانی‌های رسی با سختی تقریباً یک موجب ورود این بنیان‌ها در فرمول بدنه می‌گردند. در حالی که اگر بخواهیم همین مواد را به طور خالص که بنام کوارتز و کراندم با سختی به ترتیب 7 و 9 می‌باشند در فرمول وارد کنیم سایش آنها تقریباً غیر ممکن و بسیار هزینه بر خواهد بود. بنابراین هزینه خریداری رس‌ها بسیار پایین‌تر از مواد دیگر است.

·         در بین کانی‌های موجود در طبیعت رس‌ها بسیار ریز دانه‌ترند و گاهاً میلیون‌ها برابر کوچک‌ترند و از طرفی به واسطه شکل لایه ای موجب ایجاد یک دوغاب هموژن می‌گردند که زمان ته نشینی آن بسیار طولانی است در حالی که مواد دیگر چنین خاصیتی را ندارند.

·         رس‌ها به واسطه خاصیت پلاستیسیته موجبات شکل پذیری آسان‌تر محصول را فراهم می‌آورند و از طرفی به واسطه چسبندگی بالایی که دارند می‌توانند باعث افزایش استحکام خام و خشک و کاهش ضایعات گردند و این امکان را فراهم آورند که بر روی محصول دکورها و چاپ‌های مختلف اعمال گردد.

2. پرکننده‌ها

مواد غیر پلاستیکی هستند که به بدنه اضافه می‌گردند و معمولاً دارای نقطه ذوب بالا و مقاومت شیمیایی خوبی بوده و مهم‌ترین وظیفه آنها جلوگیری از تغییر شکل بدنه در طول پخت، انبساط حرارتی مناسب و کنترل انقباض‌تر به خشک و خشک به پخت می‌باشد.

علاوه بر این موارد پر کننده‌ها در تعین تخلخل و رنگ (سفیدی) بدنه اتصال مناسب لعاب و بدنه و اصلاح بافت بدنه خام و... نیز نقش بسیار مهمی را ایفا می‌نمایند. مهم‌ترین و رایج‌ترین پر کننده‌ها در صنعت سرامیک سیلیس و آلومین (کروندوم) می‌باشد. مهم‌ترین نقش سیلیس تشکیل فازهای سیلیکاتی سخت و حتی فلز مایع را در حین پخت دارد که باعث چسبیدن ذرات دیگر می‌شود. مصرف آلومین علاوه بر نقش‌های مذکور باعث می‌شود که بتوان محصول نازک‌تر تولید نمود و نیز باعث کاهش تغییر شکل محصول در حین پخت و کاهش ترک‌های پخت و بهبود و رنگ فراورده و نیز افزایش مقاومت شیمیایی می‌گردد.

3. گدازآورها

گدازآورها موادی هستند که به جهت کاهش نقطه ذوب بدنه  و یا لعاب مصرف بالایی در این صنعت دارند. گدازآورها در هنگام پخت بدنه ذوب گردیده و در هنگام سرد شدن فاز شیشه ای را در بدنه به وجود می‌آوردند که کلیه بلورهای موجود در بدنه پخته در بر گرفته و بدین ترتیب موجب افزایش استحکام محصول نهایی می‌گردند.

مهم‌ترین گدازآورهای بدنه، اکسید های سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم می‌باشند که جهت تأمین آنها از فلدسپاتهای سدیک، پتاسیک و کلسیک استفاده می‌شود.

اما غیر از این مواد، موادی نظیر کربنات‌ها مثل کلیست و دولومیت نیز در بدنه کاشی‌های دیواری مصرف می‌شود که نقش تأمین جذب آب را در این کاشی‌ها ایفا می‌نماید.

فرآیند تولید کاشی و سرامیک

1- آماده­سازی مواد

این بخش شامل آماده­سازی مواد اولیه جهت تهیه بدنه کاشی می­باشد. منظور از آماده سازی مواد اولیه اعمالی است که بعد از ورود مواد اولیه به کارخانه و قبل از توزین و اختلاط آنها، انجام می‌گیرد این مرحله اولین مرحله در خط تولید کارخانجات بوده و به طور عمده شامل خرد کردن و آسیاب نمودن مواد است. مراحل مختلف این بخش با توجه به تکنولوژی بکار رفته جهت شکل دادن محصول تولیدی (تهیه بدنه) و همچنین با توجه به نوع محصول تولیدی متفاوت است.

آماده سازی مواد اولیه بسته به نوع مواد و اندازه آنها متفاوت است.

در مرحله خردایش که بیشتر در مورد مواد سخت و دانه درشت بکار می‌رود توسط یکسری از سنگ شکن‌های مختلف مواد درشت به مواد ریز تبدیل می‌گردد. سنگ شکن‌های مختلف رایج در صنعت سرامیک فکی، چکشی، مخروطی و غلطکی و دوار و...می‌باشد.

در مرحله آسیاب کردن عمدتاً از آسیاب‌های گلوله ای استفاده می‌شود.

آسیاب‌های گلوله ای، استوانه های بزرگی از جنس فولاد هستند. ابعاد استوانه به نحوی است که تقریباً طول استوانه برابر قطر آن می‌باشد و جدارهای این آسیاب‌ها به وسیله آستری از جنس لاستیک یا جنس آجر های آلوبیتی پوشیده شده است.

این استوانه‌ها حول محور خود که موازی سطح افق است گردش می‌نمایند. همچنان که از نام آسیاب گلوله ای نیز مشخص است در داخل این آسیاب‌های گلوله‌هایی وجود دارد که هنگام گردش آسیاب با مواد اولیه موجود در آن برخورد نموده و بدین وسیله باعث خرد شدن و سایش آنها می‌گردند.

جنس گلوله‌ها عمدتاً از آلوبیت و در برخی از مواد گلوله های طبیعی سیلیسی (فلینت) می‌باشد.

مقدار گلوله‌ها، شکل و کرویت و دانه بندی و خصوصاً سختی آنها عامل بسیار مهمی در کیفیت سایش مواد می‌باشد.

در آسیاب‌ها مواد به اضافه آب و مقادیر کمی روان ساز نظیر سیلیکات سدیم، تری پلی فسفات سدیم Tpp، کربنات سدیم و پس از مدتی سایش با دور مشخص و سرعت مشخص تبدیل به دوغ آب می‌گردد. مقادیر این مواد دقیقاً از قبل تست شده و مشخص شده می‌باشد.

نکته قابل توجه اینکه در هر یک از مراحل آماده سازی بازرسی‌ها و کنترل‌های لازم جهت عدم عدول از استاندارد های کارخانه ای صورت می‌گیرد.

کیفیت مواد ورودی، درصدهای اختلاط، مشخصه های محصول سنگ شکن و خصوصاً مشخصه های دوغاب پس از آسیاب نظیر دانسیته، ویسکوزیته و دانه بندی دقیقاً کنترل می‌شود.

2- آماده سازی پودر

جهت آماده سازی پودر از دوغاب از خشک کن‌های افشان یا پاشنده یا اسپری درایر استفاده می‌شود. دوغاب حاصل از آسیاب‌ها پس از دپو در مخازن دوغاب که موجب هموژن شدن دوغاب و بهبود خاصیت پلاستیسیته آن می‌گردد وارد مخازن دوغاب اسپری درایر می‌گردد. پمپ‌های پیستونی با فشار نسبتاً بالا دوغاب را به محفظه استوانه ای اسپری درایر که داغ می‌باشد اسپری نموده و دوغاب پس از برخورد با هوای داغ و تبخیر آب به پودر با رطوبت مشخص و دانه بندی مشخص تبدیل می‌شود. هوای محفظه و بخار آب پس از عبور از سلیکن ها و گردگیری از خروجی اسپری درایر خارج می‌شود و محصول آن که پودر می‌باشد از زیر قلف بر روی نوار نقاله ریخته و در داخل سیلوهای پودر دپو می‌شود.

کیفیت پودر به عوامل زیر بستگی دارد:

·         کیفیت دوغاب و فرمول بدنه و خصوصاً پلاستیسیته آنها و دانسیته و وسیکوزیته و دانه بندی دوغاب.

·         نوع اسپری درایر

·         نوع  نازل‌های پاشنده و تعداد و انداز سوراخ  و آرایش آنها

·         جنس نازل‌ها و سایر اجزاء نازل

·         ابعاد محفظه

·         کیفیت پمپاژ و فشار پمپ

·         رطوبت پودر و دانه بندی پودر

·         استحکام پودر و هموژن بودن رطوبت آنها

·         ماندگاری پودر

·         حرارت داخل محفظه، فشار داخل محفظه و میزان رطوبت محفظه

·         ثبات فشار گاز

3- شکل دهی یا پرس پودر

اساس این روش به طور ساده بدین ترتیب است که مخلوط مواد اولیه به صورت پودر با دانه بندی مناسب در حفره های قالب قرار گرفته و تحت فشار قرار می‌گیرد. بدین ترتیب مواد اولیه شکل حفره را به خود می‌گیرد. رطوبت پودر مورد استفاده حدوداً پنج درصد و دانه بندی پودر مشخص و باید ثابت باشد. امروزه در صنایع تولید کاشی، پرس‌های بسیار مدرن و با توانمندی‌های بالا وجود دارد که حتی می‌توان طرح را در مرحله پرس کردن اعمال نماید (به عنوان مثال طرح‌های vein در کاشی‌های گرانیتی) و قالب‌های رستیک در کاشی‌های کف و دیوار و پرسلان قسمت پرس در کارخانجات تولید کاشی به عنوان یکی از مهم‌ترین قسمت‌ها بوده و علت آن برمی گردد به اینکه در این قسمت کلاً ماده ای با یک ماهیت پودری به بدنه کاشی تبدیل می‌شود و این تغیر ماهیت با مشکلات زیادی همراه می‌باشد، نظیر:

·         دو پوست شدن محصول: به علت هوا گیری ناقص محصول که آن هم به ماهیت پودر و کیفیت پودر و حتی وضعیت قالب‌ها و سرعت‌های پرسینگ و خاک گیری و نیز فشارها و زمان‌های هواگیری بستگی دارد

·         ترک و شکستگی

·         لب ریختگی و گوشه پریدگی

·         تغیرات تراکم و در نهایت پس از پخت تغیرات ابعادی و نا گونیایی

عیوب مذکور اکثراً به راحتی در محصول قابل رویت و تشخیص و جدایش بوده و عمدتاً به کاهش‌های ضایعاتی و درجات پایین تبدیل می‌شوند. اما برخی از عیوب محصولات پرس مثلاً نا گونیایی به واسطه خاک گیری نامناسب می‌تواند در قسمت‌های بعدی خصوصاً پخت، خود را نشان دهند و به صورت مشکلاتی نظیر نا گونیایی و اختلاف سایز نمایان شوند.

4- خشک کردن محصول

خشک کن‌های جدید عمودی توانسته‌اند مشکل خشک کردن طولانی را در خشک کن‌های تونلی قدیمی که گاهاً تا چند روز طول می‌کشیده به کوتاه‌ترین زمان ممکن و حدود 20 دقیقه و حتی کمتر کاهش دهند.

ضایعات در خشک کن‌های تونلی که به صورت ترک و شکستگی خود را نشان می‌داده گاهاً به دلایل مختلف خیلی خیلی بالا می‌رفته و مشکلات دیگری به علت سیستم پیل چینی کاشی‌های خام (روی هم قرار دادن کاشی‌ها) اثر برجستگی‌های پشت کاشی بر روی سطح کاشی‌های زیرین نقش می‌بسته و پس از لعاب خوردن و پختن‌های کاملاً روی سطح لعاب دیده می‌شده در حالی که این مشکلات در سیستم جدید خشک کردن تقریباً حذف شده است.

5- اعمال لعاب و دکور

در کاشی‌های تک پخت نظیر کاشی‌های دیواری منوپروزآ، کاشی‌های کف و پرسلان های لعاب دار پس از مرحله خشک شدن کاشی‌ها وارد خط آبی می‌شوند و پس از اعمال انگوب (لعاب آستری) و لعاب و چاپ‌های مختلف توسط دستگاه‌های چاپ مختلف، پخت صورت می‌گیرد. هر رنگ چاپ را باید توسط یک دستگاه چاپ اعمال نمود و تعدد چاپ‌ها عمدتاً بستگی به استحکام خشک کاشی‌ها نوع دستگاه های چاپ و طول خط لعاب دارد در کارخانجات کاشی، عمدتاً دستگاه چاپ Flat سیلک اسکرین وجود دارد که حداکثر توانایی آنها اعمال 3 چاپ در کاشی‌های تک پخت است و هر چه تعدد چاپ‌ها زیاد شود ضایعات شکسته و ترک نیز افزایش می‌یابد.

ماشین‌های چاپ جدید نظیر روتو کالر یا سیلک اسکرین دوار توانسته امکان زدن چاپ‌های بیشتر را روی سطح کاشی فراهم آورد. در کاشی‌های دیواری دو پخت امکان اعمال چاپ‌های بیشتر بر روی سطح بیسکویت بدنه پخته شده حتی توسط دستگاه های چاپ مسطح وجود دارد.

لعاب لایه نازکی است که سطح روی کاشی را پوشانده و به وسیله ذوب مواد معدنی در سطح بدنه به وجود می‌آید و هدف از پوشاندن سطح بدنه به وسیله لعاب به طور عمده زیباتر نمودن محصول، افزایش مقاومت شیمیایی و مکانیکی آنها، غیر قابل نفوذ نمودن بدنه های متخلخل و بالاخره بهداشتی نمودن سطح فراورده می‌باشد لعاب‌ها با توجه به ساختمان آنها جزئی از انواع شیشه‌ها می‌باشند.

انگوب نیز نوعی لعاب با نقطه ذوب بالاتر می‌باشد که وظیفه آن پوشاندن رنگ بدنه و نیز اتصال قوی‌تر لایه لعاب اصلی با بدنه می‌باشد.

بمانند واحد آماده سازی مواد بدنه واحد لعاب سازی نیز یکی از قسمت‌های مهم کارخانه بوده که دارای سیستم توزین، آسیاب و مخازن ذخیره دوغاب آماده شده لعاب می‌باشد. پروسه آماده سازی به عنوان یکی از فرآیند های مهم تأثیرگذار بر کیفیت باید کلیه مراحل آن تحت کنترل باشد. این مرحله شامل:

·         انتخاب مواد اولیه

·         فرمول لعاب شامل درصد و مقدار اجزاء تشکیل دهنده بارگیری روان‌سازهای مربوط

·         زمان سایش با سمیل دانسته و وسکوزیته و دانه بندی دوغاب لعاب

·         عبور دادن لعاب از الک

·         هوا گیری و ماندگاری لعاب

از جمله پارامترهایی است که باید تحت کنترل باشد.

بسته به نوع محصول کاشی (دیواری یا کف، پرسلان و...) دستگاه‌های اعمال لعاب متفاوت است. مهم‌ترین روش‌های اعمال لعاب اسپری کردن و اعمال لعاب به روش آبشاری ریزشی می‌باشد.

6- پخت

پس از اعمال لعاب و دکور کاشی‌ها باید پخته شوند. البته بعضی از کوره های امروزی در ابتدای آنها یک منطقه خشک کردن و حتی یک کوره خشک کن افقی رولری وجود دارد که خود موجب ارتقاء کیفیت محصول شود.

مرحله پخت نیز یکی از مراحل بسیار ظریف تولید کاشی می‌باشد. منحنی پخت کاشی که به صورت منحنی زمان-دما تعریف می‌شود اساس پخت را تشکیل می‌دهد. نوع منحنی پخت برای محصولات مختلف و کاشی‌های مختلف متفاوت است. منحنی پخت بر اساس دما های مختلف کوره که توسط ثبات‌های متصل به ترموکوپل‌های موجود در دیواره‌ها یا سقف کوره ثبت می‌شوند رسم می‌شود. دیاگرام دارای جزئیات زیادی از جمله تعداد ترموکوپل‌های موجود در کوره می‌باشد.

راندمان پخت به مقداری انرژی گرمایی جذب شده توسط محصول بستگی دارد.

در کوره های قدیمی که از نوع تونلی بوده به علت کم بودن مقدار انرژی جذب شده توسط کاشی‌ها مشکلات زیادی وجود داشته از جمله :

یکنواخت نبودن هوا، مصرف زیاد انرژی، هزینه زیاد و نگهداری، مشکلات مکانیکی، دامنه متغیر ابعاد و مقادیر کم محصولات درجه یک

اما در کوره های امروزی که از نوع رولری می‌باشد این مشکل تا حد زیادی کم شده است.

کوره رولر شامل یک ساختار فولادی است که تکیه گاه کف، دیواره‌ها و سقف آن از مواد مختلفی مانند دیر گداز، عایق و سرامیک ساخته شده‌اند.

عایق بودن بالا و مقاومت بسیار خوب در برابر شوک حرارتی از ویژگی‌های این کوره‌ها می‌باشد. تمامی این‌ها اینرسی  گرمایی کوره را به حد اقل رسانده و موجب کاهش تغیرات منحنی پخت می‌شود و سرعت گرم شدن و سرد شدن کوره را تسهیل می‌نماید. سیستم محرکه و گرداننده رولری های کوره که شامل موتورهای که سرعت آنها قابل تنظیم بوده و بهره برداری بهینه از منحنی پخت را امکان پذیر می‌سازد؛ و امکان تنظیم سرعت موتورها که هر یک به مجموعه ای از رولرها متصل می‌باشد تنظیم سرعت رولرها و در نهایت کاشی را ممکن می‌سازد. سرعت موتورها دائماً توسط کامپیوتر کنترل می‌شود.

سیستم احتراق که شامل مشعل‌های مختلفی است که با گاز و دمیده شدن هوا کار می‌کند نیز توسط کامپیوتر کنترل می‌گردد.

هر منطقه شامل یک دسته مشعل در زیر روی رولرها می‌باشد و شامل تجهیزاتی نظیر وسایل کنترل دستی یا اتوماتیک گاز، سیستم احتراق الکترونیکی توسط الکترودهای وارد شده به محفظه احتراق مشعل و تنظیم اتوماتیک دما برای قسمت‌های مورد نظر در مسیر پخت می‌باشد.

این تنظیمات توسط یک سیستم اتوماتیک و خود کنترل مرکب از ترموکوپل‌های مختلف کنترل می‌شود که میزان گاز مشعل‌ها را تنظیم می‌نماید.

فعل و انفعالات مختلف در مراحل مختلف دمایی از ابتدا تا انتهای پخت شامل: حذف رطوبت یا آب جذب شده از محیط و حتی باقیمانده پس از خشک کردن و حتی جذب شده از لعاب ـ خارج شدن آب زئولیتی- سوختن و احتراق ترکیبات آلی که در خاک‌های رسی به وفور دیده می‌شود و آزاد شدن سولفات که خود تولید اسیدهای گوگردی می‌نماید.

تغییر شکل کریستالی کواتر از آلفا به بتا که با افزایش حجم ناگهانی مواجه بوده کربنات‌ها و آزاد شدن co2 تشکیل فازهای جدید سیلیکاتی و ... می‌باشد.

چنانچه مراحل مختلف پخت و حتی مراحل قبلی تولید و مواد اولیه تحت کنترل نباشد عیوب مختلف در محصول می‌تواند ایجاد شود از جمله:

·         دفرمگی تابدار شدن کاشی‌ها و سایر موارد مربوط به مسطح بودن

·         خراب شدن کیفیت سطح لعاب و ایجاد سوراخ‌های سوزنی

·         لعاب نگرفتگی و لعاب پریدگی

·         ترک‌های مویی لعاب ترک‌های مکانیکی و شکستگی و گوشه پریدگی

·         نقاط سیاه و Black core

·         کثیفی‌های سطح لعاب

·         نا گونیایی و اختلاف سایز

·         تغیر طیف چاپ و زمینه

·         شفافیت و موارد مربوط به درخشندگی سطح بیشتر در مورد لعاب‌های تراس و اپک

·         استحکام کم و ترد و شکننده بودن

7- پولیش

این مرحله تنها در مورد کاشی‌های گرانیتی بدون لعاب اعمال می‌شود.

کاشی گرانیتی به گروهی از کاشی‌ها اطلاق می‌شود که جذب آب آنها کمتر از 0.5 درصد باشد. در عمل کارخانجات تولید کاشی گرانیتی جذب آب کاشی‌ها را زیر 0.2 درصد تعریف می‌نمایند.

مشکلی که جذب آب (تخلخل باز) در کاشی‌های گرانیتی خصوصاً کاشی پولیش خورده ایجاد می‌نماید لک پذیری کاشی‌هاست.

تفاوت نسبت کاشی‌های گرانیتی با کاشی‌های دیگر بدون لعاب بودن این کاشی‌هاست که همین موضوع باعث شده که تمیز کردن این کاشی‌ها نسبت به کاشی‌های لعاب دار کمی مشکل‌تر باشد و حتماً باید از محلول‌های شوینده در بر طرف کردن بعضی از لکه‌ها استفاده نمود. در این خصوص تولیدکنندگان کاشی گرانیتی یک سری اطلاعات مربوط به تمیز کردن انواع لکه را در اختیار مشتریان خود قرار می‌دهند. برای اینکه موضوع لک پذیری کاشی‌ها که مورد سؤال اکثر مشتریان می‌باشد بیشتر باز شود باید خاطر نشان نماییم که در کاشی‌ها دو نوع تخلخل وجود دارد یکی تخلخل باز و دیگری بسته.

در تخلخل باز چنانچه اگر آب روی کاشی ریخته شود به مرور از کاشی عبور می‌نماید ولی در تخلخل‌های بسته آب نفوذ نمی‌نماید.

مقدار عبور آب از تخلخل‌های باز به درجه حرارت آب نیز بستگی دارد و چنانچه آب گرم‌تر باشد میزان نفوذ بیشتر خواهد بود. مقدار تخلخل در کاشی‌ها از سطوح خارجی به داخلی متفاوت است و از سطح به داخل بیشتر می‌شود.

و سطح کاملاً خارجی کاشی‌ها خصوصاً در کاشی‌های با جذب آب زیر 50% به هیچ وجه تخلخل باز ندارد. بنابراین در کاشی‌های مات یا پولیش نخورده سطح کاملاً خارجی نفوذ ناپذیر است و کمتر لک می‌گیرد. اما در کاشی‌های مات پولیش نخورده به علت پرزدار بودن و ناصاف بودن سطح مقدار کثیف شدن سطح بیشتر از کاشی‌های پولیش خورده است. اما این کثیفی را می‌توان به راحتی تمیز نمود.

در کاشی‌های پولیش خورده به علت اینکه حدود 0.5 تا 0.8 میلی‌متر از لایه رویی کاشی‌ها ساب داده می‌شود تخلخل‌های بسته به سطح باز می‌کنند و همین منافذ می‌توانند لک و کثیفی را جذب نمایند اما همین مورد نیز در کاشی‌ها با جذب آب زیر 0.1 درصد مشکل خاصی ایجاد نمی‌نماید

توصیه: مشتریانی که از کاشی‌ها گرانیتی برای پوشش کف استفاده می‌نماید باید توجه داشته باشند که این منافذ ریز در روزهای اولیه پس از نصب می‌تواند با جذب گرد و غبار کاملاً نفوذ ناپذیر شوند که با توجه به آنالیزی که از سوابق لک‌ها صورت گرفته اکثر لکه‌ها در مرحله نصب ایجاد می‌شود. بنابراین توجه مشتریان را به موارد زیر جلب می‌نماییم:

·         به هیچ وجه از بندهای رنگی برای کاشی‌های گرانیتی استفاده نشود

·         از دوغاب رنگی برای پر کردن درزها استفاده نشود

·         سطح کاشی‌ها پس از نصب کاملاً تمیز شود

·         در روزهای ابتدایی از ریختن مواد لک کننده خودداری شود

 

  
مقدمه
کائولن واژه ا ی است که معنای مختلف دارد از نظر کانی شناسی کائولن جزء گروه کانی های آلومینا سیلیکات آبدار است که شامل کانی های کائولیت، ناکریت، دیکیت و هالوئیزئت  میباشد.کائولن به عنوان کانی های رسی میباشد که با خصوصیات نظیر سفیدی،درخشندگی،توزیع دانه بندی، پلاستیسیته مناسب به عنوان یکی از کانی های صنعتی کاربردهای متفاوتی دارد.کائولن یک کانی بی نظیر صنعتی است،زیرا دارای دامنه ی گسترده ای ازPH که خنثی میباشد و از نظر شیمیایی مقاوم بوده و در جدول موس دارای سختی حدود 2.5 میباشد و به رنگ سفید بوده دارای خاصیت پوشش دهی خوبی است و به عنوان رنگدانه می توان استفاده نمود.کائولن به صورت نرم بوده و هدایت الکتریکی و حرارتی کمی دارد و قیمت آن نسبت به سایر موادی که با آن رقابت می کنند کمتر است.
خاک کائولن در ابتدا در سرزمین چین شناخته شده است و لغت آن از کلمه – کائولینگ    Kao-liang(سلسله جبال بلند)مشتق یافته و چون برای اولین بار این خاک در منطقه چین یافت شده به این جهت لغت خاک چینی(China clay)به آن اطلاق یافته است و درواژه تجارتی این کلمه مختص کائولن انکستان(کورنوال)(corn wall)میباشد.
تقریبا نیمی از کائولن استخراج شده از معادن مختلف در صنعت سرامیک کاربرد دارد و مابقی به صورت یک ماده ی پرکننده در صنایع شیمیایی-کاغذ سازی و داروسازی و لاستیک سازی،نساجی و برخی از صنایع دیگر کاربرد دارد.
در صورت خصوصیات شیمیایی کائولن می توان به فرمول آن اشاره نمود که دارای فرمولAl2o3 2sio 2H2o که دارای ترکیب نظری فوق می باشد.Al2 o3=39.8%، 2Sio=46.3% ،2H2 O =18.9%
شکل ذرات کائولن به صورت ورقه های هگزاگونال است که ابعاد آن از5%تا10میکرون تغییر می کند و قطر متوسط آن 0.5میکرون است.
وزن مخصوص کائولن بین2/2تا6/2گرم بر سانتیمترمکعب تغییر می کند در حالت خاص رنگ آن به صورت سفیداست.
خواص پخت کائولن هنگام پخت بشدت منقبض می شو د بنابراین به تنهایی مورد استفاده قرار نمیگیرد انقباض طول  کائولن در1300 درجه معمولا از 6%تا17% متغیر است.نقطه ذوب آن 1750تا 1770 درجه است.
 

   معرفی کارخانه
کارخانه کائولن زنوز در ۵ كيلومتري شهرستان مرند در استان آذربایجان شرقی واقع شده است. دسترسی به کارخانه از طریق جاده تبریز - مرند امکان پذير مي باشد. خوراک کارخانه توسط معدن کائولن زنوز كه در فاصله ۱۳ کیلومتری شمال شرق کارخانه واقع شده است، تامين مي گردد. ميزان استخراج ساليانه معدن حداقل ۲۰۰ هزار تن و حداکثر ۵۰۰ هزار تن مي باشد.كارخانه از سال ۱۳۷۲ و قبل از کارهاي اکتشافي ثانويه راه اندازي و شروع به فعاليت نموده است. اين کارخانه از واحدهاي سنگ شکني، همگن سازي، آسيا، هيدروسيکلون، آبگيري و آزمايشگاه تشکيل شده است. ماشين آلات موجود در اين كارخانه عبارتند از : سنگ شکن فکي و مخروطي، استکر، ريکلايمر، آسياي غلطکي، آسياي پاندولي، هيدروسيکلون، تيکنر، فيلتر، دستگاه رشته ساز و خشك كن. هدف از ايجاد اين كارخانه، توليد كائولن با عيارهاي مختلف جهت مصرف در صنايع گوناگون مي باشد. در اين کارخانه ۷ نوع محصول با ويژگيهاي مختلف توليد مي شود که شامل ۴ محصول تصفيه شده و ۳ محصول خام مي باشد. محصول توليدي معمولا در بسته بنديهاي ۵۰ کيلوگرمي و ۱ تني به بازار عرضه مي شود. اين کارخانه متعلق به شرکت صنايع خاک چيني (سهامي عام) و سهام دار عمده آن سازمان تأمین اجتماعی مي باشد. سد باطله اين کارخانه از نوع بالا رو است و روش انباشت مواد به شکل خاکريز مي باشد.

 

 

۱- مشخصات عمومی كائولن
۱-۱- تاریخچه
واژه كائولن از سلسله جبال بلند كائولینگ به معنی قله مرتفع در ناحیه جیان كسی در كشور چین گرفته شده است كه از خاك چینی سفید رنگ تشكیل شده است.
كائولن در ایران نیز از دیر باز مورد توجه بوده و آثار حفریات قدیمی از قبیل تونل و گودالهای متعدد، حكایت بر شناخت آن نزد پیشینیان ایران زمین دارد. تاریخ معدنكاری بر روی كائولن در ایران به درستی معلوم نیست.

۱-۲- مشخصات كائولن
۱-۲-۱- مشخصات فیزیكی و مكانیكی كائولن
كائولن از نظر صنعتی به رسهائی كه دارای مقدار قابل توجهی كائولینیت باشند اطلاق می گردد. كائولینیت ماده ای است (كانه) که در حالت خلوص به رنگ سفید و غالبا خاكستری متمایل به زرد و بصورت خاك رس بسیار نرم و ظریفی است كه در اثر فشردن بین انگشتان خرد شده و پودر می گردد. سختی آن ۱ و در حالت متبلور به ۵/۲-۲ می رسد. وزن مخصوص آن ۶/۲ و نقطه ذوب آن ١٧٨۵ درجه سانیتگراد است. بسهولت در آب و عموما در مایعات پراكنده می شود. نفوذ ناپذیر است و در حالت خشك مقدار زیادی آب حذف میكند. اما منبسط نمی گردد، همین خاصیت كائولن را از گروه اسمكتیت متمایز می نماید. خمیر آن با آب شكل پذیر است و با پختن شكل و رنگ آن تغییر نمی كند. در اثر دمیدن بر روی آن، بوی خاك می دهد. شكستگی و كلیواژ آن قاعدهای كامل دارد و جلای آن تیره (خاكی) تا مرواریدی تیره می باشد. دارای لمس چوب و صابونی است مزه خاك رسی دارد. قابلیت هدایت جریان الكتریسته و گرمای آن اندك است. انقباض طولی آن در ١٣٠٠ درجه سانتیگراد از ٦ درصد تا ١٧ درصد متغیر می باشد و در شیشه سازی این مقدار حتی به ٢٠ درصد هم می رسد. هنگام پخت بشدت منقبض می شود و رفتار آن در برابر دما عموما مرتبط به آب موجود در آن، خصوصا آب بشكه ای، بسیار قابل توجه است. بی آب شدن كانه های رسی از جمله كائولینیت عموما در برابر دما، دگرگونیهایی را در ساختمان این كانه پدید می آورد.

چسبندگی یكی دیگر از خواص مهم فیزیكی كائولن است زیرا این ویژگی با درجه خلوص آن نسبت مستقیم دارد، یعنی هر چه درجه و میزان چسبندگی در كائولن بیشتر باشد به همان نسبت درجه خلوص كائولن نیز افزایش می یابد. كائولن مرغوب كائولنی است كه اگر یك تكه از آن را به زبان بزنیم روی زبان بچسبد و این خود یكی از بهترین ساده ترین روشهای تشخیص كائولن است.

. كائولن در اثر هوازدگی رنگ اصلی خود را از دست داده و رفته رفته قهوه ای می گردد.
از خصوصیات شیمیائی دیگر كائولینیت آن است كه در گستره وسیعی از تغییرات PH تغییر نمی كند ولی در اسید سولفویك غلیظ حل شده، ژل سیلیسی از خود بجا می گذارد. گداخته آن در اسید كلریدریك نیز حل می شود. كائولینیت در دمای ٣٠٠-٢۵٣ درجه سانتیگراد بخش زیادی از آب خود را از دست می دهد و در دمای ٦۵٠ درجه سانتیگراد تمامی مولكولهای آب موجود در شبكه ساختمانی آن بخار می شود. در دمای ٨٠٠ درجه سانتیگراد این عمل پایان می یابد.

كائولن بر حسب نوع پیوندهایش به دو گروه تقسیم می شوند:
١- كائولن دارای پیوندهای نرم كه عمدتا در صنایع كاشی سازی و چینی سازی و سرامیك سازی و مجسمه سازی مورد استفاده قرار میگیرند. پیوند در این نوع كائولن فقط با هیدرات میسر است.
٢- كائولن دارای پیوندهای سخت كه عمدتا در صنایع لاستیك سازی و كاغذ سازی مصرف دارند.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

تکنولوژی سرامیک های ظریف 1                                 

گزارشات کار آموزی های خاک چینی

حوزه میان رشته‌ای است که در آن رابطه بین ساختار و خواص مواد به منظور طراحی مواد جدید برای پاسخگویی به نیازهای روزافزون فناوری مورد بررسی قرار می‌گیرد. امروزه با افزایش تحقیقات در زمینه فناوری‌هایی در مقیاس نانو، مهندسی مواد به یکی از رشته‌های پیشرو در عرصه دانش بدل شده‌است. به طور خلاصه یک مهندس مواد در اولین گام به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش پرتو ایکس و یا تجهیزات مشابه به شناسایی و بررسی ساختار میکروسکوپیک مواد می‌پردازد. در گام بعدی خواص مختلف مواد مورد اندازه گیری قرار می‌گیرند و در ادامه روش‌های تولید مواد جدید یا بهبود خواص مواد قبلی  مورد مطالعه قرار می‌گیرد و در نهایت یک مهندس مواد برای کاربردهای گوناگون مشغول به انتخاب مواد مناسب می‌شود ^[۱]. ماده‌های مورد مطالعه در مهندسی مواد در شش گروه مختلف شامل فلزات، سرامیک‌ها ، پلیمرها، کامپوزیتها، بیومواد و نیمه‌رساناها دسته بندی می‌شوند.

 

شرکت نانوسرام (Nanoceram) به پشتوانه ی سال ها تجربه در عرضه انواع کاشی دیوار، سرامیک کف و لوازم بهداشتی درجه یک خارجی به مشتریان محترم و نیز با برخورداری از کادری مجرب، متخصص و کارآزموده توانسته، طرحها و مدلهای چشمگیر و ارزنده ای را برای واحدهای مسکونی، تجاری و اداری عرضه نماید.
این شرکت با کشف علایق و ذائقه های ایرانی، کالاهای مورد نیاز مشتریان خود را با نازلترین قیمت تهیه، در خدمت هموطنان عزیز در سراسر کشور قرار می دهد.
سرامیک های کف با استفاده از تکنولوژی نانو تولید گردیده، بنابراین ضد خش و لک می باشد و برای دوام طولانی مدت در شرایط سخت کاری است.
الگوی طراحی کاشیها، اکثراً اسپانیایی بوده و در کشور چین با استفاده از فناوری روز دنیا و با کیفیت عالی تولید می شود.
کلیه کالاهای شرکت درجه یک بوده و از کیفیت و درخشندگی بی نظیری برخوردار می باشند و از طریق شبکه نمایندگی ها در سراسر کشور با نازلترین قیمت مصوب در اختیار مصرف کنندگان محترم قرار می گیرد. کسب اطلاع از کیفیت و قیمت کاشی و سرامیک نانوسرام به نفع خریداران محترم می باشد.
کارشناسان شرکت آماده پاسخگویی به سوالات مشتریان گرامی در مورد خرید یا اخذ نمایندگی فروش می باشند.

ب) مواد اولیه نسوز قلیایی (Basic Refractory Raw Materials)

            (مجموعه Fe₂O₃ – MgO/C_aO – Cr₂O₃ – SiO₂)

1. منیزیت (Magnesite)

2. کرومیت (Chromite)

3. اولیوین (Olivine)

4. دولومیت (Dolomite)

 

1. منیزیت (Magnesite)

 

 

زمین شناسی

رسوبات منیزیتی دو نوعند :

- رسوبات منیزیتی نهان بلورین توده ای که از دگرسانی سرنتین و هوازدگی سنگ های فوق قلیایی تشکیل می گردند.

- رسوبات منیزیتی بلورین که از دگرسانی سنگ های آهکی و دولومیتی سیال غنی از MgO تشکیل می گردند.

 

درجه بندی نسوز

اکسید منیزیوم طبیعی از سنگ منیزیتی و اکسید منیزیوم مصنوعی از آب دریا و ذخایر شور غنی از MgO فعل و انفعال یافته با سنگ آهک یا دولومیت سرچشمه می گیرند.

 

منیزیای زینتر شده [Dead Burned Magnesia (D.B.M)] :

ابتدا منیزیت خام را در کوره دوار یا قائم کلسینه و سپس بصورت هیدراکسید، بریکت نموده و در دمای 1700 درجه سانتیگراد زینتر می کنند، این منیزیا دارای 88 تا 99 درصد MgO و مقادیر جزیی اکسیدهایی نظیر SiO₂, CaO, B₂O₃, Al₂O₃, Fe₂O₃ می باشد. بعلت منشا مواد اولیه و نحوه کلسینه و زینتر کردن، این نوع منیزیا از نظر : نسبت (C/S)، وزن حجمی و اندازه دانه های بلورین متنوع می باشد.

منیزیای زینتر شده پرخلوص بیش از 97 درصد MgO، در حالیکه منیزیای زینتر شده با خلوص متوسط یا کم خلوص دارای 97-90 درصد MgO است، وزن حجمی منیزیای زینتر شده پرخلوص بیش از 40/3 گرم بر سانتیمتر مکعب و اندازه دانه های بلورین 120 میکرون می باشد.

 

 

منیزیای ذوبی الکتریکی [Fused Magnesia F.M)] :

معمولاً با ذوب منیزیت خام، کلسینه یا زینتر شده در کوره قوس الکتریکی بدست می آید. مقدار MgO از 96 تا 99 درصد، نسبت C/S معادل 1/2، وزن حجمی بیشتر از 5/3 گرن بر سانتیمتر مکعب و اندازه دانه های بلورین بیشتر از 1000 میکرون می باشد.

 

کاربردها

منیزیا در آجرهای کم آهن (با 99-90 درصد MgO) و پرآ]ن (با 95-88 درصد MgO) و همچنین در آجرهای منیزیا ـ کربن، منیزیا ـ کرومیت، منیزیا ـ اسپینل، اسپینل، منیزیا ـ زیرکونیا، منیزیا ـ زیرکون، منیزیا ـ دولومیت استفاده می شود، منیزیای زینتر شده کم خلوص در مواد نسوز مونولیتیک کاربرد دارند.

آجرهای منیزیایی دارای استحکاک حرارتی بالا و مقاومت رضایت بخش بوده و در بخش هایی از صنعت فولاد، سیمان که با خوردگی و سایش شدید مواجه می باشند استفاده می گردند.

 

2) کرومیت (Chromite)

 

 

زمین شناسی

این کانی در سنگ های فوق قلیایی نظیر : پریدوتیت، دونیت یا سرپنتین یافت می شود، 98 درصد ذخایر کرومیتی و مواد همراه آن جزء رسوبات بزرگ چینه ای محسوب می شوند. همچنین بصورت رسوبات کوچکتر و غیر هموار در مخلوط های افیولیتی پدیدار می گردد.

 

درجه بندی نسوز

کرومیت با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود :

 

کاربردها

کرومیت باعث افزایش مقاومت شوک حرارتی و مقاومت در مقابل خورندگی سرباره می شود، آجرهای کرومیتی با کمتر از 30 درصد MgO و بیشتر از 30 درصد Cr₂O₃ و همچنین آجرهای پیکروکرومیتی با بیشتر از 75 درصد Cr₂O در صنایع متالوژی فلزی و غیرفلزی و شیشه کاربرد دارند، در صنعت سیمان بصورت گسترده آجر منیزیت ـ اسپینل و منیزیت ـ هر سینیت جایگزین آجر منیزیت کرومیتی شده است.

 

 

 

 

 

 

3) اولیوین (Olivine)

 

زمین شناسی

بیش از 9 درصد اولیوین شامل ترکیبات اصلی سنگ های قلیایی و فوق قلیایی همراه با دونیت  می­باشد، فورستریت در توده های دولومیتی که در معرض دگرگونی هستند پدید می آید، بیشترین بهره برداری و استخراج اقتصادی اولیوین های دگرسان شده سرپانتینی هستند.

 

درجه بندی نسوز

اغلب اولیوین های نسوز از نوع فورستریتی بوده و با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی میشوند:

 

 

 

کاربردها

اولیوین به شکل آجر و جرم های متنوع پاشیدنی، کوبیدنی و ریختنی کاربرد دارد بعنوان مثال : جرم پر کننده مجرای خروج مذاب کوره های قوس الکتریکی EBT و جرم روکش تاندیش.

 

4) دولومیت

 

زمین شناسی

معمولاً دولومیت بصورت لایه های ضخیم در توده های رسوبی تجمع می کند علاوه بر این به روش دولومیتی شدن یعنی واکنش Mg⁺⁺ آّ دریا بر روی سنگ های آهکی تشکیل می گردد، در هر حال دولومیت با کیفیت نسوز نسبتاً کمیاب می باشد.

درجه خلوص دولومیت که تعیین کننده پتانسیل حد نسوزندگی محصول نهایی است تحت تأثیر عواملی نظیر : ترکیب شیمیایی، درجه تبلور و کل ساختار کانی شناسی می باشد.

 

 

 

درجه بندی نسوز

دولومیت زینتر شده : دولومیت خام در کوره های دوار یا عمودی تا دمای 2000-1800 کلسینه و زینتر و با درصد آنالیز شیمیایی زیر درجه بندی می شود.

 

همچنین به روش دو مرحله ای یعنی ابتدا کلسینه کردن تا دمای 1000 درجه سانتیگراد و بعد از هیدراته شدن و تولید بریکت، محصول نهایی را معمولاً در کوره عمودی تا 1600 درجه سانتیگراد بدست می آورند.

 

کاربردها

دولومیت نسوز بصورت انواع آجر و مواد ویژه کاربرد دارد بعنوان مثال : آجرهای دولومیتی با اتصال شیمیایی و سرامیکی با 70-40 درصد MgO. بخش دیگری از فرآورده های نسوز دولومیتی همراه با کربن، منیزیا، زیر کونیا، اکسیدهای آهن و کانیهای ذوبی در صنایع آهن و فولاد، سیمان و آهک استفاده می شوند.

 

ج) مواد اولیه نسوز ویژه (Special Refractory Raw Materials)

1. گرافیت (Graphite)

2. زیرکون (Zircon)

3. بادلیت (Baddeleyite)

4. سیلیکون کاربید (Silicon Carbide)

1. گرافیت (Graphite)

 

زمین شناسی

گرافیت بصورت کریستال های بسیار ریز تا درشت حاصل دگرگونی ناحیه ای و مجاورتی سنگ های رسوبی کربن دار بوده و بصورت ورقه ای درشت و پرخلوص در سیستم های رگه ای هیدروترمال یافت می شود.

 

درجه بندی نسوز

گرافیت متبلور ورقه ای (به ابعاد 5 میلی متر) با 97-75 درص کربن و گرافیت غیر متبلور با 99-75 درصد کربن و همچنین گرافیت مصنوعی و فرآورده های کربنی از : معادن کک، انتراسیت کلسینه توسط گاز و برق، کک نفتی و کک قطرانی بدست می آید.

 

 

 

 

کاربردها

گرافیت دارای هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار خوب و ضریب انبساط حرارتی کم می باشد، گرافیت غیرمتبلور با 92 درصد کربن و بخشی از گرافیت با 94 درصد کربن و همچنین با 99 درصد کربن در آجرهای کربمی و گرافیتی استفاده می شوند.

فرآورده های نسوز کربنی و گرافیتی بصورت بلوک های کربنی در کف کوره بلند، بصورت جرم های ویژ] کوبیدنی در مخازن الکترولیز آلومینیوم و همچنین در کوره های قوس الکتریکی و مخازن مقاوم به اسید کاربرد دارند.