نسوز کاری در کوره دوار سیمان

فراورده های نسوز بی شکل:

lعامل بسيار اساسي در گسترش و توسعه كوره ها شكل آجر هاي نسوز است. در هر صورت بكارگيري آجرهاي نسوز همواره موارد محدود كننده اي را شامل مي گرديد. يكي از اين موارد مصرف ملات در بين آجرها بعنوان اتصال دهنده آنها بود كه آسيب پذيري آستر نسوز در برابر شوك هاي حرارتي را بيشتر مي نمود. مشكل ديگر پيچيده تر شدن طرح كوره ها بود كه لزوم توليد شكل هاي بسيار مخصوص آجرها را ايجاب مي نمود . عامل سوم مشكل بودن تعميرات و لكه گيري آستر نسوز بود كه به لق شدن آجرهاي قسمت هاي سالم مي انجاميد فاز مذاب و نقش آن در آستر هاي نسوز lدر كنار عوامل فرساينده حرارتي و مكانيكي ,ساير عوامل٫ مانند واكنش بين آستر نسوز و فاز مايع كلينكر ,مواد داخل كوره٫و يا غبارها و آتمسفر داغ كوره باعث فرسايش آستر نسوز مي گردند. اين فرسايش معمولا بصورت نفوذ تدريجي اين فاز ها و در نتيجه تغيير رفتار ترموديناميكي آستر نسوز در مي آيند. افزايش مقاومت آستر نسوز در برابر نفوذ مايع  به كمك روش هاي مخصوص در توليد و بهره برداري امكان پذير است مواد اوليه فراورده هاي نسوز

1.منيزيت زينتره   منيزيت طبيعي ماده اي است معدني كه نوع خالص آن از 47.8% اكسيد منيزيم و 52.2%انيدريد كربنيك تشكيل شده است. مي توان دو دسته كلي منيزيت طبيعي منيزيت سنتيك نام برد 2 منيزيت ذوب شده    در اين حالت با انرژي الكتريكي عمليات تبديل ماده خام به محصول مناسب مصرف در كوره هاي higgins صورت مي پذيرد . در اين فرايند هر نوع منيزيت عاري از مواد فرار مانند آب يا كربن را مي توان مصرف نمود. به علت بالا بودن هزينه انرژي الكتريكي  هزينه توليد اين نوع منيزيت بسيار بالا و لذا داراي موارد مصرف ويژه است.محصول ايجاد شده در اين روش داراي اندازه كريستالي درشت و دانسيته حجمي بسيار بالا و مقادير تنظيم شده سيليكات هاي ثانوي است . در اين نوع منيزيت معمولا نسبت آهك به سيليس 2:1 يا بالاتر است 3 دولوميتاين ماده كربنات مضاعف كلسيم و منيزيم مي باشد .ماده اوليه استخراج شده از معدن بايد در حرارت هاي بالا پخته شود تا به حالت مناسب مصرف با دانسيته بالا و اكسيد هاي جنبي بي اثر تبديل گردد. عمليات پخت معمولا در كوره هاي دوار يا قاعم انجام مي پذيرد. بعضي از اين مواد را دوبار مي پزند يا به غبارت ديگر در حرارت هاي پايين كلسينه نموده , دانه بندي كرده و سپس در حرارت هاي بالا در كوره هاي دوار يا قاعم مي پزند4 اوليوينمخلوطي از كاني هاي فورستريت و فاياليتبه صورت محلول جامد مي باشد به علت درجه خلوص بالاي اين ماده و عدم حضور مواد فرار و نيز دانسيته بالا و پايداري زياد نياز به كلسيناسيون اوليه قبل از مصرف ندارد 5 كروميت    اين ماده عمدتا به صورت طبيعي يافت مي گردد جزء انواع اسپينل هاي طبيعي است. اين دسته از مواد داراي ويژگي هاي مانند نقطه ذوب بالا , پايداري حرارتي خوب و مناسب بودن انبساط حرارتي هستند .2O4(Cr,Al,Fe3+)(Mg.Fe2+) 6 گروه مواد منيزيت-كروميتي   مخلوط دو ماده منيزيت و كروميت با نسبت هاي خاص داراي نسوزندگي بسيار بالا ومقاومت زياد در برابر سرشكن شدن و استحكام مكانيكي عالي در حرارت هاي بالا مي باشند7 اسپينل آلومينات منيزيم    جايگزين مناسب براي سيستم منيزيت-كروميت-اسپينل آلومينات منيزيم سنتتيك است كه از مخلوط آلومين سنتتيك و منيزيت توليد مي گردد . اين اسپينل به فرمول MgO.Al2O3 در بازار مصرف به دو فرم زينتره شده يا ذوب شده وجود دارد اين ماده حاوي 70% از Al2O3 و 30% MgO است 8 مواد اوليه آلوميني     در اين مواد تشكيل دهنده اصلي اكسيد آلومينيم مي باشد.ياقوت طبعي نيز حاوي آلومين مي باشد. از ويژگي هاي اين مواد،مقاومت بالاي آنها در برابر سايش  است، ضمن آنكه هيچ واكنشي با كلر و فلوئور نمي دهند.پس از سيليس،تشكيل دهنده عمده پوسته زمين بوده،ولي همواره بصورت سيليكات وبندرت بصورت خالص يافت مي گردد.نقطه ذوب بالاي آن در( °c‘2050)،آنرا جزء مواد اوليه مهم فرآورده هاي نسوز ساخته است.اين ماده از نظر شيميايي خنثي مي باشد،وبه عنوان يك ماده دوخصلتي شناخته شده است،زيرا در اثر واكنش با سيليس(اسيدي)ايجاد موليت(3Al2o3.2sio2)و در اثر واكنش با Mgo(قليايي)توليداسپينل(Mgo.Al2o3)مي نمايد. 9 سيليكات هاي طبيعي آلمينيوم  بخش مهمي از مواد مصرفي از نسوز شامل بوكسيت و كائولن هاي بوكسيت و دياسپور و آندالوزيت و سيليمانيت و كيانيت تشكيل مي دهند . درصد آلومين در محصول كلسينه شده 60% تا 90% است 10 خاك هاي نسوز    اگرچه اين دسته از مواد نسوز جزء اولين گروه از مواد مصرفي در اين صنعت است ولي افزايش درخواست براي انواع جديدتر از مصرف آنها كاسته است اما هنوز از اجزاء ضروري نسوز مي باشد 11 سيليس طبيعي    اين ماده عمدتا به صورت كوارتز در طبيعت يافت مي گردد . انجام عمليات حرارتي بر روي اين ماده به تشكيل كاني هاي مختلفي  منجر مي شود مانند كوارتز سيليس طبيعي در نسوز بايد بالاتر از 99% از SiO2 را دارا باشد. 12 سيليس ذوب شده    اين ماده در اثر ذوب سيليس خالص و بسيار مرغوب در كوره هاي الكتريكي توليد مي گردد.     در اين عمليات سيليس به ماده شيشه اي آمورف تبديل مي شود  و تفاوت اساسي نسبت به سيليس دارد مانند پايين بودن هدايت حرارتي و خلوص زياد و مقاومت زياد در برابر شوك هاي حرارتي 13 كربور سيلسيم(sic):    اين ماده بوسيله ذوب مخلوط دانه هاي سيليسي وكوك دركوره هاي    الكتريكي حاصل مي گردد.داراي سختي بسيار بالا،هدايت حرارتي بالا،مقاومت بسيار عالي در حرارت هاي بالابه ويژو در برابر شوك هاي حرارتي است. 14 زير كون:    از سوزندگي بسيار عالي برخوردار بوده،وزن مخصوص آن در برابر سايرانواع نسوز بسيار بالاست.زير كينا:اكسيد زير كونيم،يكي ازعوامل گسترش توليد اين ماده مصرف آن در صنايع توليد مواد نسوز است. نقطه ذوب بالا و مقاومت ممتاز در برابر خوردگي و سايش آنرا براي بسياري از سيستم هاي نسوز،ايده آل مي سازد. 15 گرافيت:    به عنوان بهترين نسوز طبيعي معرفي شده،علاوه بر سوزندگي عالي در شرايط احيا،فرم طبيعي آن داراي هدايت حرارتي بسيار بالا،انبساط حرارتي پايين،مقاومت خوب در برابر مواد روانساز،مقاومت عالي در برابر تنش هاي حرارتي و استحكام فزاينده در حرارت هاي بالا مي باشد. چسب هاي مخصوص نسوز كاري در كوره هاي دوار

 امروزه در آجرچيني كوره هاي دواربزرگ عمدتاً ازچسب استفادهمي گردد.اين چسب ها معمولاًً دو جزئي و بر مبناي رزين سنتتيك مي باشد. انواع چسب

 lچسب هاي اپوكسي رزين   اين چسب ها معمولاً داراي يك جزء پليمر خطي با بنيان هاي اپوكسيد در دو انتها بوده و بنيان هاي شاخه هاي مياني آنمعمولاًپلي آميد يا پلي آمينوآميد مي باشند.انواع پلي آميد معمولاً پس از گيرش سخت شده،در حاليكه انواع پلي آمينوآميد معمولاً نرم مي مانند.اين چسب ها براي انواع سطوح سخت مصرف مي گردند. lچسب هاي پلي اوريتن  اين چسب ها دو جزئي بوده،و در حرارت هاي پايين معمولاًيك زودگير(جزء سوم)نيز به آنها اضافه مي گردد.جزء اول اين چسب ها معمولاً از رزين هاي پلي استر اشباع شده خطي يا شاخه دار تشكيل شده،در حاليكه جزء دوم آنها معمولاً پلي ايزوسيانات مي باشد.معمولاًچسب پلي اوريتن سخت(بدون حلال)براي سطوح سخت بكار مي رود.عامل اتصال فعاليت گروه ايزوسيانات با آب جذب شده در سطح مي باشد.اما اگر ميزان رطوبت سطحي زياد باشد،اين واكنش جانبي روند طبيعي گيرش چسب را مختل نموده و به ايجاد كف منجر مي گردد.با تغيير نسبت رزين-هاردنر ويسكوزيته چسب نيز تغيير مي نمايد. lچسب هاي پلي استر  اين چسب ها حاوي رزين هاي پلي استر خطي اشباع نشده،كه در اثر حضور كاتوليت(پراكسيدها)فعال گشته و ايجاد پليمر مي نمايند،مي باشند.اين واكنش با اضافه شدن كاتوليت به رزين،حتي اگر اختلاط كامل نباشد،انجام مي پذيرد.لذا معايب ناشي از عدم اختلاط كامل در اين چسب ها وجود ندارد. lچسب هاي پلي اكريليتدر اين چسبها از پلي اكريليت پليمر شده استفاده مي گردد.با تغيير نسبت پلي متيل اكريليت به پلي اكريليت،ويسكوزيته چسب تغيير مي نمايد.بعضي از انواع اين چسب ها داراي چسبندگي بسيار خوب در سطوح صيقلي مي باشند. پخت مواد نسوز

 lآبگيري-تكليس و خنثي شدنlزينترينگ طراحي نسوز كاري كوره

lدرز هاي انبساطي- بدليل انبساط آسترهاي نسوز در اثر افزايش درجه حرارت لازم است تا در هنگام نسوزكاري درزهاي انبساطي مناسب در نظر گرفته شود   انبساط حرارتي معادل حاصلضرب متوسط درجه حرارت سطح داغ و سرد آستر نسوز در ضريب انبساط حرارتي و ضخامت آستر در نظر گرفته و از آن مقدار انقباض حاصل از خروج رطوبت را كم مي نمايند

 انواع آجرهاي مصرفي

 lآجرهاي نسوز متداول در امريكاي شمالي بر اساس شكل زير در سه نوع بلوك (RKB)و كماني(Arch)و گوه اي وجود دارند                                                                                                                                                                                 lاز طرف ديگر در كشور هايي كه از سيستم متريك استفاده مي كنند دو استاندارد VDZ و ISO براي آجرهاي نسوز كاربرد دارند. مكانيزم تشكيل كوتينگ در كوره هاي سيمان

 الف – آجرهاي آلومينا سيليكاتي :     اتصال كوتينگ با اين آجرها از فازهاي C2S آنورتيت وگهلنيت تشكيل مي گردد . اين اتصال تا 1350 درجه پايدار است . با رسيدن به 1450 درجه مقدار فاز مذاب آنقدر بالا رفته و ويسكوزيته مايع حاوي آنورتيت و گهلنيت آنقدر پايين مي آيد كه كوتينگ شسته مي  شود. ب – آجر قليايي:     مذاب كلينكر با فاز فورستريت (M2S)در اين آجر تركيب و در 1320 درجه فازهاي C2Sو CAو MgO مي دهد به طوريكه دو فاز اولي در بخش كلينكر و فاز دومي در بخش آجر قرار مي گيرد مكانيزم ريزش كوتينگ

 lايجاد فاز مايع FeO و انبساط حاصل از تشكيل گرافيت                                                                   Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2     2Co2+2Fe↔2CO+2FeO     2CO↔C+CO2   ─Fe2O3+3CO↔2CO2+2FeO+C  lانبساط حاصل از تشكيل Fe3C  كه باعث افزايش حجم به ميزان 14.8% مي شود    3Fe+C=Fe3Clايجاد گرافيت و انبساط حجمي  CO2+2Fe=2Feo+C  معيارهاي نسوزكاري در كوره هاي دوار سيمان