علم سرامیک

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.