أكسيد الألومنيوم الأبيض المنصهر (WFA)، وخصائصه المقاومة للحرارة هي مجال تطبيق رئيسي يستغل خصائصه الأساسية إلى أقصى حد.
الخصائص الحرارية للألومينا المنصهرة البيضاء
تعد أكسيد الألومنيوم الأبيض المنصهر مادة خام رائدة في المواد المقاومة للحرارة عالية الأداء بسبب مزيجها الفريد من الخصائص، والتي تنبع جميعها من نقائها العالي وبنيتها البلورية المستقرة.
| ملكية | الوصف والأساس المنطقي | الاستفادة من المواد المقاومة للحرارة |
|---|---|---|
| 1. نقاء عالي جدًا | عادةً ما يكون محتوى Al₂O₃ ≥ 99% . مستويات منخفضة من السيليكا (SiO₂) وأكسيد الحديد (Fe₂O₃) والشوائب الأخرى. | – مقاومة حرارية عالية تحت الحمل (RUL) : تُشكّل الشوائب زجاجًا منخفض الانصهار يلين عند درجات الحرارة العالية. نقاؤه العالي يُقاوم ذلك. – مقاومة ممتازة للتآكل : قلة الشوائب تعني قلة تعرضه لأبخرة الخبث أو المعادن أو القلويات. |
| 2. نقطة انصهار عالية للغاية | تتمتع المرحلة α-Al₂O₃ النقية بدرجة انصهار تبلغ حوالي ~2050 درجة مئوية . | – يوفر القدرة الأساسية على تحمل درجات الحرارة العالية للبطانات في البيئات الحرارية الشديدة (على سبيل المثال، مغارف الفولاذ، وأفران البتروكيماويات). |
| 3. استقرار ممتاز في الحجم وزحف منخفض | يتمتع الهيكل البلوري المستقر بأقل قدر من التغيير الخطي الدائم عند إعادة التسخين (PLC) ويقاوم التشوه تحت الحمل الثابت في درجات الحرارة العالية. | – يضمن أن البطانة المقاومة للحرارة تحافظ على سلامتها البنيوية ولا تتقلص أو تتشقق أو تنهار أثناء الخدمة، مما يؤدي إلى عمر أطول للحملة. |
| 4. صلابة عالية ومقاومة للتآكل | صلابة موس 9. | – يقاوم التآكل الناتج عن الشحنات الصلبة والغازات المحملة بالجسيمات والمواد المنصهرة المتدفقة (مثل الخبث والمعادن). |
| 5. مقاومة جيدة للصدمات الحرارية | على الرغم من أنها ليست جيدة مثل بعض المواد ذات التمدد المنخفض مثل كربيد السيليكون، فإن تمددها الحراري المعتدل وقوتها العالية تسمح لها بتحمل عدد معقول من الدورات الحرارية. | – مناسب للتطبيقات التي تنطوي على تشغيل متقطع أو تغيرات سريعة في درجات الحرارة، على الرغم من أن هذا غالبًا ما يتم إدارته من خلال التركيبة المقاومة للحرارة بشكل عام. |
| 6. الخمول الكيميائي | مقاومة للغاية لهجمات الأحماض والخبث والأجواء المؤكسدة. | مفتاح لمقاومة التآكل . يتميز بأداء ممتاز ضد الخبث الحمضي، ويُستخدم غالبًا في مناطق “خطوط الخبث”. (ملاحظة: مقاومته أقل للقلويات القوية والأجواء المختزلة). |
كيفية استخدام WFA في المنتجات المقاومة للحرارة
لا يُستخدم WFA بمفرده، بل كمكوّن أساسي للركام أو الحبيبات ضمن مصفوفة مقاومة للحرارة. تُشكّل خصائصه أساس المنتج النهائي.
-
كحبوب مجمعة:
-
يتم سحق WFA وغربلتها إلى أحجام حبيبات مختلفة (خشنة، متوسطة، ناعمة).
-
تشكل هذه الحبوب الهيكل العظمي للمادة المقاومة للحرارة، مما يوفر:
-
قوة تحمل درجات الحرارة العالية
-
مقاومة التآكل والتآكل
-
مقاومة اختراق الخبث (بسبب انخفاض التفاعلية).
-
-
-
في الصيغ المقاومة للحرارة:
-
الطوب والأشكال: يستخدم في الطوب عالي الألومينا، والملاط، والأشكال الجاهزة للتطبيقات الصعبة.
-
المواد المتجانسة (المواد الحرارية غير المشكلة): مكون رئيسي في:
-
الخرسانة المصبوبة منخفضة الأسمنت والمنخفضة جدًا في الأسمنت (LCC/ULCC): يُعد هذا تطبيقًا أساسيًا. تسمح نقاوة WFA العالية وتصنيفها الدقيق بتصنيع هياكل صب كثيفة وقوية وعالية الأداء مع نقاط ضعف ضئيلة (من الأسمنت).
-
خلطات الدق والدفع: تستخدم لإصلاح البطانة وتثبيتها بسرعة.
-
البلاستيك والمواد القابلة للتشكيل.
-
-
مجالات التطبيق الرئيسية في الصناعة
إن خصائص WFA تجعلها مثالية للظروف الأكثر قسوة في مختلف الصناعات ذات درجات الحرارة العالية:
-
صناعة الصلب:
-
بطانات المغرفة: خاصة في منطقة خط الخبث حيث يكون التآكل أكثر عدوانية.
-
بطانات تونديش: للصب المستمر.
-
مواقد أفران التدفئة.
-
-
صناعة البتروكيماويات:
-
المفرقعات البخارية: في مبادلات خطوط النقل والأنابيب المشعة حيث تكون مقاومة الصدمات الحرارية والتآكل الناتج عن حبيبات المحفز أمرًا بالغ الأهمية.
-
المصلحين وبطانات الفرن الأخرى ذات درجات الحرارة العالية.
-
-
صناعة السيراميك:
-
أثاث الفرن: يُستخدم في صناعة الحوامل والأعمدة والمشابك التي تُثبّت الأواني الخزفية أثناء الحرق. نقاوته العالية تمنع تلوث المنتجات.
-
-
حرق النفايات وتحويلها إلى غاز:
-
بطانة للغرف المعرضة للرماد والخبث العدواني.
-