آجر منیزیتی با مقاومت خوب نسبت به سرباره های قلیایی و آسیب پذیری کم نسبت به اکسید آهن و مواد قلیایی شناخته می‌شوند. آجرهای ساخته شده از منیزیت، شاخه مهمی از دیرگدازهای قلیایی هستند. این فرآورده‌ها اکثراً در مکان هایی نظیر چکر کوره شیشه، به عنوان آجر کف کوره های قوس الکتریکی و گاهی اوقات به عنوان پشت لایه در کوره های BOF به کار برده می شوند، که در کاربرد اخیر، آنها اغلب قیر اندود شده اند. ترکیبات منیزیتی نیز به طور وسیع جهت کنترل جریان فولاد مذاب در سیستم های ریخته گری مداوم به عنوان دریچه کشویی (Slid Gate) یا به عنوان ناظر به کار برده می شوند.
[lwptoc title=”فهرست مطالب”]
مواد اولیه آجر منیزیتی
از اصلی ترین مواد اولیه برای تولید آجر های قلیایی منیزیم و کلرید منیزیم می‌باشد منیزیم به شکل کریستال در طبیعت یافت می شود فرمول شیمیایی منیزید است کننده کلسیم نیز با فرمول شیمیایی از ذخایر نمکی دریاچه های نمک و آب دریا ها به دست می آید همچنین کلرید منیزیم از فاضلاب های صنعتی نیز قابل تولید می باشد.
تولید آجرهای منیزیتی با خواص دیرگداز
انواع متنوعی از منیزیت برای تولید آجرهای منیزیتی موجود است. محدوده آنها بین ددبرن شده طبیعی با کمتر از ۹۰ درصد MgO و منیزیت های سنتزی با خلوص بالای ۹۶ درصد MgO است.
فعالیت های زیادی برای تولید منیزیت با خواص دیرگدازی بالا انجام شده است. چون منیزیا با دمای ذوب بسیار بالایی در حدود 2800 درجه سانتی گراد دارد خواص دیرگدازی نهایی آجر منیزیتی اغلب توسط مقدار و نوع ناخالصی‌های موجود مشخص می شود. در عمل خاصیت دیرگدازی یک منیزیت ددبرن به وسیله کاهش مقدار ناخالصی ها، تنظیم خواص شیمیایی ناخالصی ها یا هر دو مورد بهبود پیدا میکند. انواع مختلفی از دیرگدازهای منیزیتی به صورت پخته شده و یا اتصال شیمیایی موجود است.
انواع آجرهای منیزیتی
برای سهولت بیشتر این دیرگدازها را از نظر شیمیایی به دو دسته تقسیم کرده اند،
- دسته اول شامل آجر های ساخته شده با منیزیت هایی با مقادیر کم بور که عموماً اکسید بور کمتر از 0/02 درصد و نسبت آهک به سیلیس (CaO/SiO2) در آن ها دو یا بالاتر است، می شود. اغلب نسبت آهک به سیلیس در این آجرها با نسبت مولی دو به یک تنظیم می‌شود تا اتصال سیلیکات دی کلسیم را ایجاد کند که به آجر استحکام عالی در دمای بالا بدهد.
آجرهایی که نسبت آهک به سیلیس آنها بیش از دو است معمولاً خلوص بالاتری نسبت به آجر هایی با اتصال سیلیکات دی کلسیم دارند. این خلوص شیمیایی بالا، آنها را برای کاربردهای خاص مناسب می سازد.
- دسته دوم آجرهای منیزیتی که عموماً نسبت مولی آهک به سیلیس بین صفر و یک دارند.
این آجرها ممکن است دارای اکسید بور بالایی باشند تا مقاومت هیدراتاسیون خوبی ایجاد کنند. گاهی اوقات به دلیل مسائل اقتصادی این آجرها با خلوص کمتری نسبت به منیزیت ددبرن طبیعی ( حدود ۹۵ درصد یا کمتر ) ساخته می‌شوند. در مواقع دیگر آجر جهت داشتن خاص دیرگدازی بهتر با منیزیت بسیار خالص با خلوص بالاتر از ۹۸ درصد Mgo ساخته می شوند.
مواد منیزیتی: مواد خامی که در تولید دیرگداز هایی که اساسا حاوی اکسید منیزیم قلیایی هستند استفاده می شوند و عبارتند از: 1) هیدروکسید منیزیم که به صورت شیمیایی رسوب یافته، 2) منیزیت معدنی که به صورت کربنات منیزیم در طبیعت وجود دارد و در مقیاس کمتر 3) بروسیت معدنی که در طبیعت به صورت هیدروکسید منیزیم یافت می‌شود. هیدروکسید منیزیم رسوبی به صورت شیمیایی از طریق واکنش آهک آبدیده یا دولومیت کلسینه آبدیده با آب شور حاوی منیزیم آماده می‌شود.
این آب شور حاوی مقادیر کمی مواد معدنی فرعی که از سنگ آهک یا دولومیت و خود آب شور به دست آمده است. کانی منیزیت طبیعی حاوی مقادیر کمی کانی های فرعی مانند: دولومیت، سرپنتین، تالک، کلسدونی یا سنگ یمانی و کوارتز می باشد. همچنین کربنات آهک به صورت محلول جامد یا کربنات منیزیم در بسیاری از منیزیت ها وجود دارد.
موادی که حاوی منیزیم های خام هستند در کوره های دوار یا شفت به صورت تثبیت شده یاددبرن در می آیند تا برای استفاده آماده شوند. پخت ددبرن شامل یک عملیات حرارتی دما بالا می شود که آب و یا دی اکسید کربنی که به صورت شیمیایی مخلوط شده است را خارج کرده و محصول باقی مانده را به دانه های متراکم و یک ماده مقاوم به رطوبت و دی اکسید کربن محیط تبدیل میکند. در این عملیات ممکن است افزودنی هایی نظیر اکسید آهن، آلومینا، سیلیس یا آهک اضافه شوند تا ترکیب مطلوب به‌دست آید. دمای ددبرن وابسته به نوع و خلوص محصول متغییر است. در این فرآیند هیدروکسید منیزیم به منیزیا و بخار آب و همچنین کربنات منیزیم به منیزیا و گاز دی اکسید کربن تفکیک می‌شوند. بخار آب و دی‌اکسیدکربن به همراه گازهای کوره خارج می‌شوند. محصول ددبرن شده که با نام تجاری منیزیای ددبرن شناخته می‌شود اصولا از مجموعه ای از بلورهای پریکلاز به همراه یک زمینه بلوری دانه ریز که معمولاً از سیلیکات های منیزیم و مقدار کمتری کلسیم ساخته شده است تشکیل می شود.
رنگ منیزیایی ددبرن با مقدار کمی اکسید آهن از سفید تا زرد نخودی یا قهوه ای مایل به زرد تغییر میکند. منیزیای ددبرن که حاوی چند درصد اکسید آهن باشد عموما رنگ قهوه ای شکلاتی دارد و مشاهدات میکروسکوپی نشان می دهد که بلور های پریکلاز از موادی شبیه به خزه های تیره تشکیل شده اند که به نام مگنزیوفریت شناخته می شود . مناسب ترین مقادیر اجزای فرعی و نسبت آنها به کاربرد محصول بستگی دارد. منیزیای ددبرن که در آنشدان کوره استفاده می شود عموما نسبت به منیزیای مورد استفاده برای ساخت آجر مقادیر بیشتری اجزای فرعی دارد. ترکیبات اکثر منیزیای های ددبرن تجاری که در ایالت متحده آمریکا استفاده شده است در جدول 2 آمده است .در سال های اخیر منیزیت ددبرن بسیار خاص که حاوی 99درصد MgO است، کاربرد های گسترده ای را شامل می شود.
جدول 2 – ترکیبات منیزیای ددبرن
| For Making Brick | For Furnace Bottoms | ||
| 98% – 88 | 98% – 83 | (Mgo ) | Magnesia |
| 3.5 – 1.0 | 6.0 – 1.0 | ( CaO ) | Lime |
| 6.0 – 0.5 | 8.0 – 0.5 | ( SiO2 ) | Silica |
| 1.5 – 0.3 | 1.5 – 0.3 | (AL2O3) | Alumina |
| 6.5 – 0.3 | 3.0 – 0.3 | (Fe2O3 ) | Ferric Oxide |
ترکیب معدنی دقیق دانه های منیزیا را نمی توان به طور دقیق از ترکیب شیمیایی محاسبه کرد، چرا که داده کافی در رابطه با 6 جزء سیستم MgO – CaO – AL2O3 – FeO- Fe2O3- SiO2 – در دسترس نبوده و نیز در مدت زمان مختصری که در طی فرآیند ددبرن، ماده در معرض دماهای بالا قرار می گیرد، شرایط تعادلی به صورت کامل به دست نمی آید. اما اجزای عمده را می توان از طریق تحقیقات پیشرفته و با تفرق اشعه ایکس شناسایی کرد.
سیستم CaO -MgO – SiO2 : مطالعه سیستم سه جزیی CaO -MgO – SiO2 آغازی مناسب در راستای مطالعه ترکیب معدنی دیرگذار های منیزیایی (آجر منیزیتی) است .