ست طرق لخلط المواد المقاومة للحرارة وجهازان لخلط المواد المقاومة للحرارة

معظم المواد الخام المستخدمة في صناعة المواد الحرارية تنتمي إلى مواد البزموت غير اللدنة، ويصعب معالجتها وتحويلها إلى منتجات نصف مصنعة بشكل مستقل. لذا، من الضروري استخدام رابط عضوي خارجي أو رابط غير عضوي أو رابط مختلط. تخضع المواد الخام الحرارية المختلفة لعمليات خلط دقيقة ومنظمة لإنتاج مادة طينية ذات توزيع متجانس للجسيمات والماء، تتمتع بلدونة معينة، وسهلة التشكيل، بالإضافة إلى منتجات نصف مصنعة. يتطلب ذلك اعتماد عملية إنتاج عالية الكفاءة، ذات تأثير خلط جيد، وخلط مناسب.

(1) مطابقة الجسيمات
يمكن تحويل الطين الخام إلى منتج ذي كثافة عالية باختيار تركيبة جسيمات مناسبة. نظريًا، تم اختبار كرة ذات حجم واحد بأقطار مختلفة ومصنوعة من مواد مختلفة، وكانت الكثافة متطابقة تقريبًا. في جميع الأحوال، بلغت المسامية 38% ± 1%. لذا، بالنسبة للكرة ذات الحجم الواحد، فإن كثافتها ومساميتها مستقلتان عن حجم الكرة وخصائص المادة، وتتراص دائمًا بشكل سداسي برقم تنسيق 8.
تتضمن طرق التراص النظرية لجزيء واحد من نفس الحجم أشكالًا متعددة، منها المكعب، والعمود المائل المنفرد، والعمود المائل المركب، والهرم، والهرم الرباعي. يوضح الشكل 24 طرق التراص المختلفة للكرة ذات الحجم نفسه. أما الجدول 2-26 فيبين العلاقة بين طريقة ترسيب الجزيئات المفردة والمسامية.
لزيادة الكثافة الظاهرية للمادة وتقليل المسامية، تُستخدم كرة ذات أحجام جسيمات غير متساوية، أي يُضاف عدد معين من الكرات الصغيرة إلى الكرة الكبيرة لزيادة تركيبها، وتُبين العلاقة بين الحجم الذي تشغله الكرة والمسامية في الجدول 2-27.
مع مكونات الكلنكر، يبلغ حجم الجزيئات الخشنة 4.5 مم، والجزيئات المتوسطة 0.7 مم، والجزيئات الدقيقة 0.09 مم، ويظهر تغير مسامية الكلنكر في الشكل 2-5.
من الشكل 2-5، تتراوح نسبة الجزيئات الخشنة بين 55% و65%، والجزيئات المتوسطة بين 10% و30%، والمسحوق الناعم بين 15% و30%. ويمكن تقليل المسامية الظاهرية إلى 15.5%. وبالطبع، يمكن تعديل مكونات المواد الحرارية الخاصة بما يتناسب مع خصائصها الفيزيائية وشكل جزيئاتها.
(2) عامل ربط للمنتجات الحرارية الخاصة
بحسب نوع المادة الحرارية الخاصة وطريقة التشكيل، فإن المواد الرابطة التي يمكن استخدامها هي:
(1) طريقة الحقن، الصمغ العربي، بولي فينيل بوتيرال، هيدرازين ميثيل السليلوز، أكريلات الصوديوم، ألجينات الصوديوم، وما شابه ذلك.
(2) طريقة الضغط، بما في ذلك مواد التشحيم والجليكولات،
كحول البولي فينيل، ميثيل السليلوز، النشا، الدكسترين، المالتوز والجلسرين.
(3) طريقة حقن الشمع الساخن، المواد الرابطة هي: شمع البارافين، شمع العسل، مواد التشحيم: حمض الأوليك، الجلسرين، حمض الستياريك وما شابه ذلك.
(4) طريقة الصب، عامل الربط: ميثيل السليلوز، إيثيل السليلوز، أسيتات السليلوز، بولي فينيل بوتيرال، بولي فينيل الكحول، أكريليك؛ الملدن: بولي إيثيلين جلايكول، ثنائي أوكتان، حمض الفوسفوريك، ثنائي بيوتيل بيروكسيد، إلخ؛ عامل التشتيت: الجلسرين، حمض الأوليك؛ المذيب: الإيثانول، الأسيتون، التولوين، وما شابه ذلك.
(5) طريقة الحقن، راتنج البولي إيثيلين الحراري، والبوليسترين، والبولي بروبيلين، وأسيتيل السليلوز، وراتنج البروبيلين، وما إلى ذلك، قد يتم تسخين الراتنج الفينولي الصلب أيضًا؛ مادة التشحيم: حمض الستياريك.
(6) طريقة الضغط المتساوي، كحول البولي فينيل، ميثيل السليلوز، باستخدام سائل نفايات لب الكبريتيت، الفوسفات والأملاح غير العضوية الأخرى عند تشكيل الكريات.
(7) طريقة الضغط، ميثيل السليلوز، دكسترين، كحول البولي فينيل، سائل نفايات لب الكبريتيت، شراب أو أملاح غير عضوية مختلفة؛ سائل نفايات لب الكبريتيت، ميثيل السليلوز، الصمغ العربي، دكسترين أو أملاح الأحماض غير العضوية وغير العضوية، مثل حمض الفوسفوريك أو الفوسفات.
(3) إضافات للمنتجات الحرارية الخاصة
لتحسين بعض خصائص المنتجات الحرارية المتخصصة، يتم التحكم في تحول الشكل البلوري للمنتج، وخفض درجة حرارة الحرق، وإضافة كمية صغيرة من الشوائب. تتكون هذه الشوائب بشكل رئيسي من أكاسيد المعادن، وأكاسيد اللافلزات، وأكاسيد المعادن الأرضية النادرة، والفلوريدات، والبوريدات، والفوسفات. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إضافة 1% إلى 3% من حمض البوريك (H2BO3) إلى γ-Al2O3 إلى تعزيز التحول. كما أن إضافة 1% إلى 2% من TiO2 إلى Al2O3 يمكن أن تخفض درجة حرارة الحرق بشكل كبير (حوالي 1600 درجة مئوية). إضافة TiO2 وAl2O3 وZiO2 وV2O5 إلى MgO تعزز نمو حبيبات الكريستوباليت وتخفض درجة حرارة حرق المنتج. يمكن تحويل إضافة CaO و MgO و Y2O3 وغيرها من المواد المضافة إلى المادة الخام ZrO2 إلى محلول صلب من الزركونيا المكعبة يكون مستقرًا من درجة حرارة الغرفة إلى 2000 درجة مئوية بعد المعالجة بدرجة حرارة عالية.
(4) طريقة ومعدات الخلط
طريقة الخلط الجاف
يتميز الخلاط ذو التيار المعاكس القوي المائل الذي تنتجه شركة شاندونغ كونيل بحجم يتراوح بين 0.05 و 30 متر مكعب، وهو مناسب لخلط مختلف المساحيق والحبيبات والرقائق والمواد منخفضة اللزوجة، وهو مزود بجهاز لإضافة السوائل والرش.

2. طريقة الخلط الرطب
في طريقة الخلط الرطب التقليدية، توضع مكونات المواد الخام المختلفة في خلاط كوكبي مزود ببطانة واقية للطحن الدقيق. بعد تحضير الملاط، يُضاف مُلدِّن ومواد أخرى لضبط كثافة الطين، ثم يُخلط المزيج جيدًا في خلاط طين كوكبي ذي عمود رأسي، ويُحَبَّب ويُجفف في مجفف تحبيب بالرش.

خلاط كوكبي
3. طريقة خلط البلاستيك
لإنتاج طريقة خلط متعددة الاستخدامات لقوالب خاصة مقاومة للحرارة، مناسبة لتشكيل البلاستيك أو تشكيل الطين. في هذه الطريقة، تُخلط المواد الخام المختلفة، والمواد المضافة، والملدنات، ومواد التشحيم، والماء جيدًا في خلاط كوكبي، ثم تُخلط مرة أخرى في خلاط عالي الكفاءة لإزالة الفقاعات من الطين. ولتحسين لدونة الطين، يُخلط الطين مع المادة الخام، ويُخضع لخلط ثانٍ في آلة الطين قبل التشكيل. تُنتج شركة كونيل خلاطات عالية الكفاءة وقوية كما هو موضح أدناه:
خلاط فعال وقوي
خلاط التيار المعاكس
4. طريقة الخلط شبه الجاف
مناسب لأساليب الخلط ذات الرطوبة المنخفضة. يتطلب استخدام طريقة الخلط شبه الجاف للمنتجات الحرارية الخاصة التي تُشكّل آليًا من مكونات حبيبية (مكونات خشنة ومتوسطة وناعمة على ثلاث مراحل). تُخلط المكونات في خلاط رملي، أو مطحنة رطبة، أو خلاط كوكبي، أو خلاط قسري.
تتضمن عملية الخلط أولاً خلط حبيبات مختلفة الدرجات جافة، ثم إضافة المحلول المائي الذي يحتوي على المادة الرابطة (عضوية أو غير عضوية)، ثم إضافة المسحوق الناعم المخلوط (بما في ذلك عامل الاحتراق، وعامل التمدد، ومواد مضافة أخرى). يُخلط المزيج جيداً. تتراوح مدة الخلط عادةً بين 20 و30 دقيقة. يجب أن يمنع الطين المخلوط انفصال أحجام الجزيئات، وأن يتوزع الماء بالتساوي. عند الضرورة، يجب تجميع الطين جيداً أثناء عملية التشكيل.
يتم التحكم في نسبة الرطوبة في طين المنتج المشكل بالضغط عند 2.5٪ إلى 4٪؛ ويتم التحكم في نسبة الرطوبة في المنتج المصبوب على شكل طين عند 4.5٪ إلى 6.5٪؛ ويتم التحكم في نسبة الرطوبة في المنتج المصبوب بالاهتزاز عند 6٪ إلى 8٪.
(1) الأداء التقني لسلسلة CMP من الخلاطات الكوكبية الموفرة للطاقة التي تنتجها شركة Kone.
(2) الأداء الفني لخلاط الرمل الرطب
5. طريقة خلط الطين
تُستخدم طريقة خلط الطين في إنتاج منتجات السيراميك الحراري الخاصة، ولا سيما ملاط ​​الطين المستخدم في قولبة حقن الجبس، وقولبة الصب، وقولبة الحقن. وتتلخص طريقة العمل في خلط مختلف المواد الخام، وعوامل التقوية، وعوامل التعليق، والمواد المضافة، مع إضافة ما بين 30% إلى 40% من الماء النظيف في مطحنة كروية (مطحنة خلط) ذات بطانة مقاومة للتآكل، ثم خلطها وطحنها لفترة زمنية محددة للحصول على ملاط ​​الطين اللازم للقولبة. وخلال عملية تحضير الطين، من الضروري التحكم في كثافته ودرجة حموضته وفقًا لخصائص المادة ومتطلبات عملية الصب نفسها.
خلاط قوي يعمل بالتيار المعاكس
المعدات الرئيسية المستخدمة في طريقة خلط الطين هي مطحنة الكرات، وضاغط الهواء، وجهاز إزالة الحديد الرطب، ومضخة الطين، وجهاز إزالة الهواء بالتفريغ، وما شابه ذلك.
6. طريقة الخلط بالتسخين
المواد الرابطة القائمة على البارافين والراتنج هي مواد صلبة (أو لزجة) في درجة الحرارة العادية، ولا يمكن خلطها في درجة حرارة الغرفة، ويجب تسخينها وخلطها.
يُستخدم البارافين كمادة رابطة في عملية الصب بالقوالب الساخنة. ولأن درجة انصهار شمع البارافين تتراوح بين 60 و80 درجة مئوية، يُسخّن إلى ما يزيد عن 100 درجة مئوية أثناء الخلط، مما يُكسبه سيولة جيدة. ثم تُضاف المادة الخام المسحوقة إلى البارافين السائل، وبعد الخلط الجيد، تُصبح المادة جاهزة. تُشكّل كعكة الشمع عن طريق الصب بالقوالب الساخنة.
المعدات الرئيسية المستخدمة في تسخين الخليط هي عبارة عن محرك تقليب ساخن.