مادة حرارية من أكسيد الألومنيوم المصهور الأبيض

ما هو أكسيد الألومنيوم الأبيض المنصهر؟

الألومينا البيضاء المصهورة معدن صناعي فائق النقاء، يُنتَج بصهر الألومينا عالية النقاء (Al₂O₃) في فرن قوس كهربائي عند درجات حرارة تزيد عن 2000 درجة مئوية. المادة الأولية عادةً هي الألومينا المكلسة، وهي مسحوق مشتق من البوكسيت عبر عملية باير.

يأتي تصنيف “الأبيض” من نقائه العالي (عادةً  99.0% إلى 99.5% Al₂O3 )، مما يمنحه مظهرًا أبيض أو بلوريًا، مما يميزه عن أكسيد الألومنيوم البني المندمج (الذي يحتوي على شوائب مثل السيليكا والتيتانيا).

الخصائص الرئيسية كمواد مقاومة للحرارة

تنبع قيمة WFA في التطبيقات المقاومة للحرارة من مزيجها الاستثنائي من الخصائص الفيزيائية والكيميائية:

1. نقاء عالي وخمول كيميائي:

   • بفضل احتوائه على نسبة ضئيلة من الشوائب (مثل ثاني أكسيد السيليكون، وحديد الحديد، وغيرها)، يتميز بمقاومة عالية للخبث والأحماض والقلويات، مما يجعله مستقرًا في البيئات الكيميائية القاسية.

2. مقاومة عالية للحرارة:

   • يتميز بدرجة انصهار عالية جدًا تبلغ حوالي  ٢٠٥٠ درجة مئوية ، مما يسمح له بتحمّل درجات حرارة تشغيل عالية جدًا دون أن يلين أو يتشوه.

3. قوة ميكانيكية وصلابة ممتازة:

   • يتميز WFA بصلابة عالية (9 على مقياس موس، أي أقل بقليل من الماس). وهذا يمنح المواد المقاومة للحرارة المصنوعة منه قوة سحق عالية ومقاومة ممتازة للتآكل والانجراف.

4. استقرار جيد في الحجم:

   • يتميز بمعامل تمدد حراري منخفض، ولا يخضع لتحولات طورية تُسبب تغيرات كبيرة في الحجم عند التسخين والتبريد المتكررين. وهذا يُنتج عنه مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية والتشقق.

5. المسامية المتحكم بها (في المنتجات المشكلة):

   • عند استخدامه كمجمع في الطوب والمواد المصبوبة، فإنه يسمح بتكوين هياكل حرارية كثيفة وقوية ذات مسامية مثالية للأداء.

التركيب الفيزيائي والكيميائي

كيف يُستخدم في المواد المقاومة للحرارة؟

نادرًا ما يُستخدم WFA ككتلة متجانسة. بل يُعالَج بأشكال مختلفة ويُستخدم كمادة أولية أو حبيبات في المنتجات المقاومة للحرارة.

1. الحبوب والمساحيق المقاومة للحرارة

هذا هو الشكل الأكثر شيوعًا. يتم سحق رماد الفحم، وغربلته، وطحنه إلى نطاق دقيق من أحجام الجسيمات:

• الكتل الخشنة:  (على سبيل المثال، 0-1 مم، 1-3 مم، 3-5 مم) تشكل الهيكل الهيكلي للمواد المقاومة للحرارة المشكلة وغير المشكلة.

• المساحيق الناعمة:  (على سبيل المثال، -200 شبكة، -325 شبكة) تملأ الفراغات بين الكتل الخشنة، مما يخلق مصفوفة كثيفة.

• الدقيق/المساحيق الدقيقة:  تستخدم في صناعة السيراميك المتقدم والمواد المصبوبة عالية الأداء.

2. المواد الحرارية المُشكَّلة (الطوب والأشكال)

يتم خلط حبيبات WFA مع المواد الرابطة (وأحيانًا مع إضافات أخرى) وضغطها في قوالب أو أشكال خاصة، والتي يتم إطلاقها بعد ذلك في درجات حرارة عالية.

• طوب WFA:  يستخدم في المناطق الأكثر حرجًا في الأفران ذات درجات الحرارة العالية.

3. المواد الحرارية غير المشكلة (المتجانسة)

يتم تركيبها في الموقع دون إشعال مسبق. WFA هو العنصر الرئيسي في:

• المواد المصبوبة:  هي عبارة عن خلطات جافة يتم خلطها بالماء ثم سكبها/اهتزازها في مكانها.

• المواد البلاستيكية:  مواد قابلة للتشكيل تشبه الطين، يتم ضغطها في مكانها.

• خلطات الرش:  خلطات يتم رشها لتبطين أو إصلاح الأفران.

• مخاليط الدك:  تستخدم للضغط في مناطق محددة مثل قاع الفرن.

التطبيقات الشائعة

بفضل خصائصها الفائقة، تُستخدم المواد المقاومة للحرارة WFA في العمليات الصناعية عالية الحرارة الأكثر تطلبًا:

• صناعة الصلب:

  • بطانات المغرفة (وخاصة بطانات العمل).

  • لوحات بوابة الشريحة وكتل الآبار.

  • بطانات وأثاث تونديش.

  • المناطق في أفران القوس الكهربائي وأفران الصهر المعرضة للتآكل الشديد.

• صناعة البتروكيماويات:

  • تبطين وحدات التكسير الحفزي في مصافي النفط.

  • المصلحات والمفاعلات الأخرى ذات درجات الحرارة العالية.

• صناعة السيراميك والزجاج:

  • أثاث الفرن (الرفوف، والمجموعات) لحرق السيراميك الفني، والأدوات الصحية، والخزف.

  • المدققون والمجددون في أفران صهر الزجاج.

  • تبطين الخزانات الزجاجية.

• المعادن غير الحديدية:

  • بطانات لأفران الاحتفاظ وصهر الألومنيوم.

  • أفران لمعالجة النحاس والزنك والمعادن الأخرى.

• صناعة الأسمنت والجير:

  • بطانات منطقة الحرق ومنطقة الانتقال في الأفران الدوارة.

• محارق النفايات ومحطات تحويل النفايات إلى طاقة:

  • يتحمل غازات المداخن المسببة للتآكل والرماد الكاشط.