مزایای استفاده از آجرهای حاوی زیرکونیم
برای صنعت نسوز دو ترکیب زیرکونیم اکسید و زیرکونیم سیلیکات بیش از همه اهمیت دارند، اکسید زیرکونیم با نقطه ذوب باال (تقریبا 2700 درجه سانتی گراد) مانند سیلیسیم دی اکسید خاصیت پلی فرم دارد و در سه فاز متفاوت با اختالف حجم زیاد متبلور می شود .در دمای معمولی فاز بلوری کج وجهی (Monocline) بادلییت (Baddeleyite) پایدار است که در دمای 1000 تا 1200 درجه سانتی گراد به فاز بلوری راست وجهی (Tetragonal) مبدل می شود. این تبدیل از نظر تئوری با کاهش حجی در حدود 12 %همراه است (درعمل فقط 8 %کاهش حجم مشاده شده است ) فاز بلوری راست وجهی در 2300 درجه سانتی گراد به فاز بلوری مکعبی تبدیل می گردد . تبدیل فاز بلوری کج وجهی به فاز بلور راست وجهی در دماهای باال باعث ایجاد تنش ها و ترک خوردگی زیاد در سرامیک هایی با Zro2 خالص می گردد . بنابرین مواد صنعتی با Zro2خالص مورد توجه Zr فاز بلوری مکعبی +4 نیستند . با افزودن اکسید های فلزات بخصوصی که شعاع یونی آنها تقریبا برابر شعاع یون تشکیل شده در دمای باال را می توان در دمای معمولی پایدار نمود . امروزه از اکسید های کلسیم ، منیزیم ، تیتانیوم بعنوان مواد پایدار کننده استفاده می شود.
خواص سرامیکی Zro2 متناسب با نوع مواد تثبیت کننده و مقدار آ نها تغییر می کند . اکسیدهای تثبیت کننده درر درجه اول بر قابلیت زینتر شدن و مقاومت خوردگی تاثیر می گذارند و این دو خاصیت ، خود تابع درجه پایداری ، استحکام و مقاومت در برابر شوک حرارتی هستند. چنانچه Zro2در یک سرامیک تا 100 %فاز بلوری مکعبی تشکیل شده باشد ، از پایداری کامل محصوالت صنعتی Zro2صحبت می شود.به خاطر هدایت گرمایی ناچیز و انبساط حرارتی باال ، مقاومت محصوالت زیرکونیم اکسید در مقابل شوک حرارتی زیاد نیست.
زیرکونیم سیلیکات تقریبا 65 درصد Zro2و 33 درصد Sio2 دارد و برخالف زیرکونیم اکسید تا دمای الزم برای تجزیه شدن ، یعنی حدود 1800 درجه سانتی گراد پایدار می ماند ، لیکن در دماهای پایین تر از دمای تجزیه شدن و متناسب با مقدار و نوع مواد همراه به وضوح شروع به تجزیه شدن برگشت پذیر می نماید . انبساط حرارتی طولی زیرکونیم سیلیکات تا 1000 درجه سانتی گراد برابر 45 %می باشد که کمتر از مولیت و بخصوص زیرکونیم اکسید است . آجرهای زیرکن سیلیکاتی با وجود خاصیت ارتجاعی )Elasticity )در مقابل شوک حرارتی مقاومت خیلی خوبی نشان می دهند. زیرکونیم سیلیکات پودر شده در دماهای باال از نیروی برگشت بلورها و رشد بلوری برخوردار است . به همین دلیل با انتخاب دانه بندی مناسب و مقدار کافی مواد پودر شده – بدون افزودن مواد چسبنده – آجرهای نسوز با کیفیت مرغوب به روشهای اکسید سرامیکی ساخته می شوند. عملیات پخت در دمای 1600 درجه سانتی گراد صورت می گیرد.
آجرهای زیرکونیم سیلیکاتی در کوره های شیشه سازی محل مصرف ویژه ای پیدا کرده اند . قسمتهای فوقانی بین مشعلها ، مذاب سیلیکاتی را می مکند و مذاب خیلی غلیظ و بدون ضرر ایجاد می نمایند . این آجرها همچنین از نظر ایمنی در کف وان ارزش خود را نشان داده اند. آجرهای زیرکونیم مولیتی از مقاومت بهتری در مقابل شیشه برخوردارند .در این آجرها که با روش خاصی با استفاده از این مواد با ارزش ساخته می شوند پس از پخت در دماهای باال به همراه مولیت فقط فاز بلوری Zro2 – بادلییت می شود.آجرهای زیرکونیم مولیتی در قسمتهای فوقانی و کف وان های ذوب شیشه مصرف فراوانی دارند. به عنوان ماده تعمیراتی در گرمای زیاد ، معموال آجرهایی که از زیرکونیم سیلیکات وکوارتزیت ساخته شده اند به کار می روند. این آجرها زیرکونیم کریستوبالیتی در مقابل شوک حرارتی بسیار مقاوم هستند.آجرهای زیرکونیم سیلیکاتی در مقابل رسوبات روغنها و بخصوص در مقابل V2o5مقاوم هستند . این آجرها در پاتیلهای ریخته گری و به عنوان مجرای خروجی پاتیل میانی نیز مصرف دارند.مجراهای خروجی با فرسایش نسبتا کم بایستی سرعت ریختن مذاب را ثابت نگهدارند. مجراهای زیرکونیم اکسید تثبیت شده به خاطر فرسایش ناچیز برای ریختن مذاب در زمانهای طوالنی و دماهای باال مناسبتر هستند. نتیجه گیری: استفاده از زی رکونیم در آجرهای نسوزباعث استحکام باال، سازگاری زیستی و مقاومت در برابر سایش و شوک پذیری مناسب می گردد.
منابع: 1. Brockenbrough RL, Merritt FS, eds. Structural Steel Design’s Handbook. 2nd ed. New York: McGraw Hill, 1994. 2. Harbison-Walker. Handbook of Refractory Practice. 2nd ed. Pittsburgh 3. Carniglia SC, Barna GL. Handbook of Industrial Refractories Technology. Park Ridge, NJ: Noyes Publication
احمد عباسی (فرآورده های زرین نسوز سپاهان)
