بودرة السيليكا لصناعة بطانة الأفران والطوب الحراري

بودرة السيليكا لصناعة بطانة الأفران والطوب الحراري

السبب في استخدام بودرة السيليكا لصناعة بطانة الأفران والطوب الحراري يعود إلى خصائص رمل السيليكا. رمل السيليكا هو الرمل الحراري (السيليكا/ الكوارتز) الذي يتحمّل أعلى درجات الحرارة الصناعية في العالم، وقد استخدمه الإنسان منذ زمن طويل في أعمال الحدادة والبناء وغيرها من الأعمال التي تتطلّب التعرّض للحرارة العالية.

ورمل السيليكا (بودرة السيليكا) تحتوي على 95٪ SiO2  وأقل من 0.6٪ أكسيد حديد. فإذا كان الرمل لا يفي بهذه المعايير، فيسمّى غالبًا بالرمل العادي.

ويدخل الرمل الحراري (السيليكا) عنصراً أساسيا في صناعة الطوب الأصفر المخصّص لبناء الآلات المستخدمة لصهر المعادن، والأفران الحرارية المتعدّدة الاستخدامات، والأفران الحجرية.

دور رمل السيليكا (بودرة السيليكا) في صناعة الطوب الحراري

الطوب الحراري هو نوع من الطوب (الحجارة) يتمّ إنتاجه من البورسلين والطين الحراري وله بُنية جزيئية كثيفة ودقيقة. ويدخل في المواد الخام الأساسية للطوب الحراري معادن خاصة جدًا وأصداف معدنية مقاومة للحرارة العالية، وتسمّى هذه المواد الحراريات لأنّه يمكنها أن تكون مستقرة في درجات حرارة عالية مع الحفاظ على الخصائص الفيزيائية والكيميائية المطلوبة وظروف التشغيل. 

ويعتمد اختيار الحراريات المناسبة للتطبيقات المختلفة أولاً على درجة حرارة العملية الصناعية، وكيفية الوصول إلى هذه الدرجة، أى معدلات التسخين والتبريد؛ وكذلك على الطبيعة الكيميائية للمواد الجاري معالجتها؛ وكذلك على جو العملية والغازات المنبعثة منها، فتعمر البطانة الحرارية فترة أطول.

وتتلخّص طريقة إنتاج الطوب الحراري بطحن الحجارة بداية حتى تتحوّل إلى تربة ناعمة، ثمّ تُدخل إلى الفرن الحراري بدرجة حرارة تزيد عن 1500 درجة مئوية لمدة 3 أيام.

يستخدم الطوب الحراري بشكل أساسي في صناعة الأفران والمقالي والعزل الصناعي، كما يستخدم في واجهات المباني والهياكل.

ويأتي طوب السيليكا الحراري ضمن أنواع الطوب الحراري الأكثر شيوعاً واستخداماً، بحيث يُطلق على الطوب المصنوع من التربة السيليسية طوب السيليكا. 

تشتمل مكونات التربة السليسية (الكورتيزيت) على كميات كبيرة جدًا من أكسيد السيليكون وكميات قليلة من أكسيد الكالسيوم وأكسيد التيتانيوم وأكسيد الحديد.

يستخدم طوب السيليكا الحراري في التبطين الداخلي للأفران الفولاذية، كما يستخدم في إنتاج الزجاج والسيراميك وكذلك أفران فحم الكوك، لأنّ هذا النوع من الطوب يتمتع بموصلية حرارية عالية في نفاذية الغازات.

دور طوب السيليكا الحراري في صناعة بطانة الأفران

تستخدم الأفران الحرارية لصهر المعادن الحديدية وغير الحديدية عبر عدة أنواع من الأفران يتميز كلّ منها بخواصه المعينّة وسعته ونوعية المعدن الناتج منه وكميته وطبيعة استخدامه. والصهرmelting  هو تحويل المعدن (أو أي مادة صلبة) من الحالة الصلبة إلى الحالة المائعة من خلال تسخينه إلى درجة حرارة تزيد على درجة انصهاره.

كما تأتي أفران الخَبز بأشكال وأحجام مختلفة، بحيث تتميز الأفران التقليدية بعناصر تسخين أعلى وأسفل تجويف الفرن، بينما تحتوي أفران الحمل الحراري على هذه العناصر بالإضافة إلى مروحة تساعد على توزيع الحرارة بشكل متساوٍ.

وبطانة الأفران هي الغرف الداخلية للأفران والمواقد (التجويف)، والتي تتلامس باستمرار مع اللهب، بحيث يساعد تبطين الفرن بالطوب الحراري على حماية الجدران من التلف الميكانيكي أو الكيميائي أو الحراري أو المادي. يساعد الطلاء الإضافي على تقليل فقد الحرارة. ومن أجل الوصول إلى نتيجة مرضية ينبغي قياس سماكة طبقة الطوب الحراري بدقة بسبب اختلاف درجات الحرارة والضغط والتغيرات الفيزيائية والكيميائية وقسوة ظروف العمل التي تعاني منها البطانات على ارتفاعات مختلفة في فرن الصهر.

وتقسم المواد المستخدمة في بناء بطانة أفران الصهر إلى أربعة أقسام:

1. ثلاث طبقات من الألواح العازلة المقاومة للحرارة العالية.
2. قطن عازل للحرارة (بكثافة 260).
3. ثلاث طبقات من طوب السيليكا الحراري العازل عالي النقاء والمقاوم لدرجة الحرارة العالية.
4. مواد عازلة للحرارة مطوّرة.