آلومینای قهوه‌ای ذوب‌شده چیست؟
آلومینای ذوب‌شده قهوه‌ای یک دانه ساینده و نسوز مصنوعی است که در کوره قوس الکتریکی در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد تولید می‌شود. ماده اولیه اولیه بوکسیت (سنگ معدن آلومینیوم) است که با مقادیر کمی کک و قراضه آهن ذوب می‌شود. این فرآیند یک ماده کریستالی بسیار سخت، متراکم و از نظر شیمیایی پایدار ایجاد می‌کند که عمدتاً از آلفا-آلومینا (Al₂O₃) تشکیل شده است ، که معمولاً در محدوده 94٪ تا 97٪ است و بقیه آن عمدتاً اکسیدهای تیتانیوم و سیلیس هستند که یک ساختار کریستالی قوی در هم تنیده را تشکیل می‌دهند.
| اندازه تقسیم آلومینا ذوب شده قهوه ای | آل ۲ ای ۳ حداقل | سی او ۲ مکس | تی او ۲ مکس | آهن ۲ اکسید ۳ مکس |
| 0-50 میلی‌متر | ۹۴.۵۰٪ | ۰.۸۰٪ | ۲.۲۳٪ | ۰.۳۵٪ |
| 0-1 میلی‌متر | ۹۵.۵۰٪ | ۰.۷۰٪ | ۲.۲۳٪ | ۰.۲۵٪ |
| ۱-۳ میلی‌متر | ۹۵.۷۵٪ | ۰.۶۶٪ | ۲.۱۸٪ | ۰.۲۳٪ |
| ۳-۵ میلی‌متر | ۹۵.۹۰٪ | ۰.۶۰٪ | ۲.۱۵٪ | ۰.۲۱٪ |
| ۵-۸ میلی‌متر | ۹۶.۰۰٪ | ۰.۵۰٪ | ۲.۱۰٪ | ۰.۱۸٪ |
خواص کلیدی که آن را به یک ماده نسوز عالی تبدیل می‌کند
اثربخشی BFA ناشی از ترکیبی قدرتمند از خواص فیزیکی و شیمیایی است:
خلوص بالا و بی‌اثری شیمیایی: محتوای بالای Al₂O₃ آن، آن را در برابر حمله اسیدها، سرباره‌ها و فلزات مذاب بسیار مقاوم می‌کند. این ماده در هر دو اتمسفر اکسیدکننده و احیاکننده پایدار است.
سختی استثنایی (Mohs 9): این سختی که تنها پس از الماس و کاربید سیلیکون در رتبه دوم قرار دارد، به مقاومت سایشی و فرسایشی برتر منجر می‌شود . این امر در کاربردهایی که آسترهای نسوز در معرض سایش مکانیکی ناشی از بارهای جامد، جریان گاز یا هم زدن قرار دارند، بسیار مهم است.
نقطه ذوب بالا (حدود ۲۰۵۰ درجه سانتیگراد): در دماهای بسیار بالا که در کوره‌های صنعتی یافت می‌شود، جامد و از نظر ساختاری سالم باقی می‌ماند.
مقاومت مکانیکی بالا: دانه‌های BFA مقاومت خردایش سرد بالایی دارند و مقاومت خود را در دماهای بالا حفظ می‌کنند و یکپارچگی ساختاری را برای آستر نسوز فراهم می‌کنند.
پایداری حجمی عالی و انبساط حرارتی کم: ضریب انبساط حرارتی نسبتاً کمی دارد، به این معنی که با تغییرات دما کمتر منبسط و منقبض می‌شود. این امر تنش حرارتی و خطر پوسته پوسته شدن (ترک خوردن و پوسته شدن) را کاهش می‌دهد.
رسانایی حرارتی خوب: این ویژگی امکان انتقال حرارت کارآمد از طریق پوشش را فراهم می‌کند که در طراحی‌های خاص کوره مانند کوره‌های کک یا مبدل‌های حرارتی مفید است.
ریخت‌شناسی دانه‌بندی کنترل‌شده: BFA را می‌توان خرد و برای توزیع اندازه دانه‌های خاص غربال کرد. شکل دانه‌های بلوکی و هم‌محور (به جای کشیده یا خردشده) آن، امکان تراکم بالای فشردگی را فراهم می‌کند که برای ایجاد اشکال نسوز قوی و متراکم با تخلخل کم بسیار مهم است.
چگونه در نسوزها استفاده می‌شود؟
BFA به ندرت به تنهایی به عنوان آجر یکپارچه استفاده می‌شود. در عوض، به عنوان جزء اصلی سنگدانه در فرمولاسیون‌های مختلف نسوز عمل می‌کند:
به عنوان یک سنگدانه: ساختار اسکلتی و تحمل بار محصول نسوز را تشکیل می‌دهد. دانه‌ها با پودرهای ریزتر و یک فاز ماتریس به هم متصل می‌شوند.
در آجرها/اشکال نسوز: این ماده، ماده اصلی در آجرها و اشکال پرآلومینا است که در موقعیت‌های بسیار دشوار درون کوره (مثلاً خطوط سرباره، سوراخ‌های شیر، بلوک‌های مشعل) استفاده می‌شوند.
در نسوزهای یکپارچه: این ماده، سنگدانه‌ی کلیدی در جرم‌های ریختنی، مخلوط‌های کوبیدن و مخلوط‌های پاشش است که برای تشکیل آستر ریخته می‌شوند یا به صورت پنوماتیکی اعمال می‌شوند.
به عنوان پرکننده: از گریدهای ریز BFA برای پر کردن فضاهای خالی بین سنگدانه‌های بزرگتر استفاده می‌شود و چگالی و مقاومت را بهبود می‌بخشد.
کاربردهای رایج دیرگداز
نسوزهای مبتنی بر BFA در گرمترین و تهاجمی ترین محیط های صنایع سنگین یافت می شوند:
صنعت فولاد:
آسترهای پاتیل: به خصوص در خط سرباره، جایی که مقاومت در برابر سرباره فولاد خورنده بسیار مهم است.
پوشش‌های تاندیش: برای ریخته‌گری مداوم.
سیستم‌های بلوک و راهگاه قلاویز: برای هدایت فولاد مذاب.
پوشش کوره بلند: در مناطق خاص.
کوره‌های سیمان و آهک: به عنوان آسترهای مقاوم در برابر سایش در ناحیه احتراق و سایر نواحی با سایش بالا.
فرآوری فلزات غیرآهنی: در کوره‌های مس، روی و آلومینیوم به دلیل مقاومت در برابر نفوذ فلز مذاب.
کوره‌های زباله‌سوز و کارخانه‌های تبدیل زباله به انرژی: در مواردی که مقاومت در برابر گازهای خورنده دودکش و سرباره‌های قلیایی مورد نیاز است.
کوره‌های ذوب شیشه: در چکرهای احیاکننده و سایر مناطقی که در تماس مستقیم با مذاب شیشه نیستند، استفاده می‌شوند.
صنایع پتروشیمی: در ریفورمرها و کراکرها که دما و فشار بالا وجود دارد.