مواد تشکیل دهنده آجر نسوز که به عنوان مواد پایه میتوان از آن نام برد ، کانی ( مواد و پوکه های معدنی ) است اما با توجه به نوع و کاربرد آجر مواد دیگری نیز میتواند در تولید آجر نسوز مورد استفاده قرار گیرد.
به طور کلی نوع مواد مورد استفاده در آجرهای نسوز معمولا سرامیکی و غیر فلزی هستند ، از همین رو می توانند در درجه حرارت های بالا دوام بیاورند. برای بررسی مواد تشکیل دهنده آجر نسوز تا انتها مقاله با آجر دوران همراه باشید.
طبقه بندی آجر نسوز
طبقه بندی آجر نسوز به ماده اولیه اصلی آن برمی گردد. در حال حاضر تولید کنندگان از مواد زیادی برای تولید آجر های نسوز استفاده می کنند مانند، مواد سیلیکات آلومینا، سیلیس و زیرکَن که معمولاً در دمای پایین مورد مورد استفاده قرار می گیرد.
علاوه بر این مواد نسوز اساسی، از جمله منیزیا، دولوما و اسپینل، اغلب با کربن و گرافیت ترکیب می شوند و در محیط های بسیار اساسی استفاده می شوند. آنها می توانند بالاترین درجه حرارت عملکرد را تحمل کنند اما در معرض هیدراتاسیون قرار دارند و بنابراین به نگهداری مناسب نیاز دارند.
مواد نسوز خنثی، مانند نسوزهای کرومیا و آلومینا، به دلیل دمای ذوب بالا، قیمت متوسط و توانایی استفاده در محیط های اسیدی و اساسی، توسط صنایع فلزی بسیار مورد استفاده قرار می گیرند، در حال حاضر اکثر تولید کنندگان آجر نسوز را از این مواد استفاده می‌کنند.
عوامل موثر بر فرمولاسیون:
آجر نسوز با توجه به فرمولاسیون خاص خود در برابر عوامل محیطی بسیار مقاوم می باشند و شوره و سفیدی نمی بندند و قابلیت حفظ خصوصیات فیزیکی و شیمیایی را در حرارت های بالا و شرایط محیطی مختلف دارند .
در فرمولاسیون آجر نسوز از کانی های معدنی خاص و پوکه های معدنی و خاک چینی استفاده می شود که نسوز می باشند و قابلیت تحمل دمای بسیار بالا را دارند . آجرنسوز با توجه به مواد به کار رفته در تولید آن ها ، دارای انواع مختلفی می باشند که برای کاربرد های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.
فرمولاسیون آجر نسوز و نوع مواد استفاده شده در آن ها موجب می شود تا هر کدام از انواع آجر های نسوز گستره های مختلفی از دما را تحمل نمایند و برای موارد مختلفی به کار برده شوند .
مواد تشکیل دهنده آجر نسوز
مواد تشکیل دهنده آجر نسوز سیلیسی:
قسمت عمده این آجرها را خاک‌های سیلیسی که به کوارتزیت معروف است تشکیل می‌دهد. کوارتزیت شامل 95% SiO2 و به مقدار جزئی Al2O3 ،Fe2O3 ،TiO2 ،K2O و Na2O می‌باشد. از این آجرها در گذشته برای پوشش جدار درونی کوره‌های فولادسازی استفاده می‌شد ولی بدلیل رسانایی گرمایی زیاد و نفوذناپذیری در مقابل گازها، امروزه بیشتر برای پوشش جدار درونی کوره‌های تولید خمیر شیشه در کارخانه‌های شیشه سازی، کوره‌های کک سازی گازسوز و کوره‌های سرامیک سازی استفاده می‌شود.
آجر زیرکونیوم:
این آجر از سولفات زیرکونیوم طبیعی با افزودن مقدار کمی آلومین به کوارتز تهیه می‌شود. بیشترین کاربرد آن در ساختن کوره ذوب آلومینیوم، کوره مخزن شیشه مذاب و کوره‌های دارای دمای بالا می‌باشد. همچنین از ذوب سولفات زیرکونیوم با آهک ناخالصی آن به همراه سیلیکات کلسیم جدا می‌شود و میتوان ZrO2 (اکسید زیرکونیوم) خالص بدست آورد. با افزودن مقدار 5 درصد وزنی از MgO یا CaO، بلورهای مکعبی آن تشکیل می‌شود.
ZrO2 مقاومت گرمایی بالایی دارد، به همین دلیل از آن در ساختن بوته‌های ذوب فلز در صنایع ذوب فولاد و در راکتورهای اتمی به عنوان بازتاب دهنده نوترون استفاده می‌شود.
مواد تشکیل دهنده آجر نسوز قلیایی:
این آجرها شامل اکسید منیزیم (MgO) و SiO2 به فرمول 2MgO SiO2 هستند. برای تهیه اکسید منیزیم ، کربنات منیزیم طبیعی (مگنزیت) یا دولومیت را در دمای بین 550 درجه سانتی‌گراد تا 1800درجه سانتی‌گراد حرارت می‌دهند و با اضافه کردن مقداری Cr2O3 (اکسید کروم سه ظرفیتی) یا Fe2O3 (اکسید آهن سه ظرفیتی) به مخلوط MgO و SiO2 باعث افزایش مقاومت گرمایی آجرهای نسوز قلیایی می‌شوند. از این آجرها برای پوشش جدار درونی کوره‌های باز در فولادسازی، کوره‌های دوار در کارخانه‌های سیمان سازی و در قسمتهای بالای کوره‌های ذوب شیشه و صنایع فلزات غیرآهنی، استفاده می‌شود.
آجرهای آلومینیومی:
این آجرها، دارای درصد بالایی از آلومین (Al2O3) می‌باشند و آنها را از مخلوط کائولن، بوکسیت و کرندوم که بیش از 70% آلومین دارد، تهیه می‌کنند. دمای پخت این آجرها در حدود 1200 تا 1800 درجه سانتی‌گراد بوده و برای پوشش جداره درونی کوره‌های ذوب فولاد مصرف می‌شوند. این آجرها در مقابل مواد قلیایی مقاومند، بنابراین از آنها برای پوشش جداره درونی کوره‌های سیمان سازی و شیشه‌سازی هم استفاده می‌شود.
آجر اکسید کروم – کرندوم
این آجرها دارای 5 تا 10 درصد اکسید کروم I , II و 90 تا 95 اکسید آلومینیوم (Al2O3) و در مقابل مواد قلیایی مقاوم هستند. از این نوع آجر برای ساختن بخش درونی کوره بلند ذوب آهن استفاده می‌شود.
آجرهای اکسید کروم
دارای 95 درصد Cr2O3 می‌باشد. برای تهیه آن از Cr2O3 سنتزی استفاده می‌شود. این نوع آجر در ساختن کوره ذوب خمیر شیشه مخزن در صنعت شیشه‌سازی مصرف دارند.
مواد تشکیل دهنده آجر نسوز نما:
ویژگی های اصلی اجر نسوز نما، حفظ ویژگی های فیزیکی و شیمیایی در دماهای بالا می باشد. به همین دلیل در ابتدا، استفاده از آن ها در شومینه ها و کوره ها بسیار متداول بود.
به دلیل مقاومت بالا، جذب آب مناسب و همچنین گیرایی بالا در تماس با ملات، و مزایایی مانند مقاوت حرارتی، مقاومت فشاری، کیفیت پایدار، ماندگاری و انعطاف پذیری در برابر شرایط مختلف اقلیمی، امروزه علاوه بر استفاده در دیواره ی کوره ها،در ساخت و معماری نماهای داخلی و خارجی ساختمان ها نیز به شکل روز افزونی از آجرهای نسوز استفاده می شود.
آجر نسوز نما دارای تنوع بالایی در رنگ، سایز و طرح بوده و بسیاری از طراحان خلاق، در زمان اجرای نماهای آجرنسوز، از آن ها به صورت تصادفی استفاده می کنند، که علاوه بر زیبایی و شکیل بودن در نماها، تفاوت در سبک، طرح و رنگ، را به نمایش می گذارند.
آن دسته از آجرهای نسوز که در مواد اولیه آن ها عناصر خاصی نظیر AL2O3 و SIO2 در ترکیبشان استفاده می شود، در هنگاه پخت در درجه حرارت های بالا، محصول نهایی را با انسجام قابل توجهی در مقابل سایر آجرنماها به وجود می‌آورد که در هر شرایط اقلیمی و در مقابل هرگونه نوسانات دما و رطوبت تغییر ناپذیرند، و همچنین از طول عمر بالایی برخوردار بوده و به علت مقاوم بودن در مقابل سایش و فرسایش، ماندگاری آن ده ها برابر بیشتر از آجرهای معمولی است.
رنگدانه های مختلف موجود در انواع آجرهای نسوزنما، ترکیب های بسیار خاص و چشمگیر را شکل می دهند و موجب جذابیت بیشتر نمای داخلی یا خارجی ساختمان ها می گردند. همچنین اجرهای نسوز، عایق سرما و گرما هستند و می‌توانند از اتلاف انرژی در فصل های مختلف سال جلوگیری نمایند. البته به این نکته نیز باید توجه داشت که واژه ی “نسوز” صرفا به معنای مقاومت کامل اجرهای نسوز در برابر آتش سوزی نیست، بلکه مقصود مواد معدنی موجود در ترکیبات آن می باشد
از مواد اصلی تشکیل دهنده ی آجرهای نما و آجرهای نسوز نما، می توان به کائولن اشاره کرد. این ماده معدنی به دلیل خصوصیاتی مانند رنگ، جذب آب، مقاومت حرارتی بعد از پخت و پخت کامل در دمای پایین (حدود 800 تا 1200 درجه)، به عنوان خاک چینی و یا خاک آجر شناخته می شود.
نحوه ساخت آجر نسوز
برای ساخت متریال آجر نسوز چندین مرحله باید انجام شود تا آجرنسوز با کیفیتی تولید گردد.
- انتقال مواد معدنی از معادن به کارخانه آجرسازی
- آسیاب مواد معدنی تا 20 میلیمتر
- بردن مواد معدنی آسیاب شده به سالن آماده سازی
- هدایت مواد به کوره دوار برای فرآیند کلسینه کردن
- انتقال مواد کلسینه شده به شکل شاموت به داخل حوضچه‌های ذخیره
- دانه‌بندی این مواد به وسیله آسیاب‌های تیغه‌ای
- وارد کردن مواد به میکسر برای اضافه کردن چسب و دیگر عناصر
- هدایت آن به سیلوی ذخیره مواد بعد از رسیدن به رطوبت کافی
- انتقال مواد از طریق فید کشوئی برای مرحله قالب‌گیری
- حرکت مواد توسط نوار نقاله‌های اتوماتیک به سمت پرس‌های هیدرولیک و قالب‌گیری در دمای 400 تا 1400
- حذف قسمتهای زائد و انتقال به واگن‌های کوره
- حرکت واگن‌ها به سمت واحد پخت کوره
- آغاز عملیات پخت که بین 72 تا 170 ساعت زمان می برد.
- خاموش کردن کوره‌ها و روشن نمودن فن‌های خنک کننده برای سرد شدن آجر
- هدایت واگن به بخش بسته‌بندی و کنترل کیفیت
- جداسازی آجرها و انتقال آن ها به انبار
جمع بندی
در ساخت آجرهای نسوز متریال مختلفی استفاده می شود که بر اساس مواد تشکیل دهنده آن ها می توان انواع متنوعی آجر تولید کرد. معمولا متریال آجر نسوز شامل مواد معدنی و غیرفلزی هستند که طی فرآیندی باعث تولید آجر نسوز می شوند.
