मोनोलिथिक रेफ्रेक्टरीज में कियानिट, अंडालुसिट और सिलिमानिट का अनुप्रयोग

गैर-धातु और दुर्दम्य सामग्रियों के क्षेत्र में, विशेष रूप से दुर्दम्य, कायनाइट, सिलिमेनाइट और एंडलुसाइट को सामूहिक रूप से "तीन खनिज" के रूप में जाना जाता है, जो सभी उच्च-एल्यूमिना खनिज कच्चे माल से संबंधित हैं।

अखंड अपवर्तक में इन तीन खनिजों के मुख्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं: (1) दुर्दम्य समुच्चय के रूप में, जैसे दुर्दम्य समुच्चय के रूप में मोटे एंडलुसाइट का उपयोग करना; (2) दुर्दम्य पाउडर के रूप में, जैसे एंडलुसाइट और सिलिमेनाइट सांद्रण को पाउडर के रूप में उपयोग करना; (3) एडिटिव्स के रूप में, मुख्य रूप से विस्तार एजेंटों के रूप में उपयोग किया जाता है। तीन खनिजों में से, कायनाइट का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कायनाइट की मुल्लिटाइजेशन प्रतिक्रिया से जुड़ा विस्तार मूल्य सबसे अधिक है, जो इसे मोनोलिथिक रिफ्रैक्टरीज के लिए एक उत्कृष्ट विस्तार एजेंट बनाता है, जो उच्च तापमान पर रिफ्रैक्टरीज के संकोचन को ऑफसेट करने और उनके उच्च तापमान प्रदर्शन में सुधार करने में मदद करता है।

I. दुर्दम्य कास्टेबल्स में तीन खनिजों का अनुप्रयोग

दुर्दम्य कास्टेबल्स में तीन खनिजों के अनुप्रयोग पर हाल के अध्ययनों ने चार मुख्य क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित किया है:

1. रिफ्रैक्टरी कास्टेबल्स में कायनाइट का अनुप्रयोगकायनाइट को कास्टेबल्स में जोड़ने में मुख्य रूप से हुशान और शुयांग से प्राप्त कायनाइट का उपयोग शामिल है, जिसमें टोंगबाई का कानाइट उच्चतम विस्तार मूल्य दिखाता है, जो इसे विशेष रूप से मोनोलिथिक रेफ्रेक्ट्रीज में एक विस्तार एजेंट के रूप में उपयुक्त बनाता है। जब नानयांग से कायनाइट को लैडल कास्टेबल्स में जोड़ा जाता है, तो यह कास्टेबल्स की रैखिक परिवर्तन दर में सुधार करता है, उच्च तापमान के उपयोग और शीतलन के दौरान होने वाली सिकुड़न दरारें समाप्त कर देता है, जिससे सामग्री का जीवनकाल बढ़ जाता है। व्यवहार में, करछुल के तल की आवश्यक मरम्मत के साथ, एक करछुल का उपयोग 1,200 से 1,300 चक्रों तक किया जा सकता है। विस्तार एजेंट के रूप में कायनाइट के साथ तैयार किए गए उच्च-एल्यूमिना कास्टेबल्स फायरिंग के बाद बेहतर रैखिक परिवर्तन दिखाते हैं। कायनाइट के बिना, फायरिंग के बाद के सभी रैखिक परिवर्तन नकारात्मक होते हैं, जो तापमान के साथ बढ़ते हैं। 1,300°C पर, यह -0.09% है, और 1,500°C पर, यह -1.05% है। हालाँकि, जब कायनाइट मिलाया जाता है, तो सिकुड़न कम हो जाती है या सकारात्मक विस्तार हो जाता है; 8% या 10% पर जोड़े गए कायनाइट के विभिन्न ग्रेड (0.175 मिमी या 0.09 मिमी) के लिए, कास्टेबल्स 1,300 डिग्री सेल्सियस और 1,500 डिग्री सेल्सियस के बीच तापमान पर सकारात्मक मूल्य दिखाते हैं, जो विस्तार का प्रदर्शन करते हुए उच्च तापमान संकोचन को प्रभावी ढंग से ऑफसेट करते हैं। उत्पादन में, उपयुक्त कायनाइट सांद्रण कण आकार का चयन उच्च शक्ति बनाए रखते हुए उच्च तापमान पर न्यूनतम संकोचन (या बहुत कम) सुनिश्चित करता है। आम तौर पर, 0.174–0.074 मिमी के कण आकार को मध्यम माना जाता है।

2. कास्टेबल संपत्तियों पर अंडालुसाइट जोड़ने का प्रभाव(1)लौह गर्त सामग्री में अंडालुसाइट का अनुप्रयोग

(1) ब्लास्ट फर्नेस के बड़े पैमाने पर संचालन के साथ, पिघले हुए लोहे और स्लैग की घर्षण शक्ति बढ़ जाती है, खासकर मुख्य गर्त में जहां काम करने की स्थिति तेजी से कठोर होती जा रही है, जिसके परिणामस्वरूप जीवनकाल कम हो जाता है। अंडालुसाइट का उपयोग मुख्य गर्त सामग्रियों के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए उनके उत्पादन में किया जाता है। विभिन्न उपयोग आवश्यकताओं के आधार पर, विभिन्न कण आकार (0-1 मिमी, 0.074 मिमी) एंडलुसाइट को लोहे के गर्त कास्टेबल में जोड़ा जाता है, जो सरंध्रता को कम करने और कमरे के तापमान पर संपीड़न शक्ति में सुधार करने में मदद करता है, जिससे थर्मल शॉक स्थिरता बढ़ती है। एंडालुसाइट की गुणवत्ता जितनी बेहतर होगी, उच्च तापमान पर इसका प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा। अतिरिक्त एंडलुसाइट के साथ कास्टेबल्स 250 वर्ग मीटर ब्लास्ट फर्नेस से 80,000 से 120,000 टन का एकल लौह उत्पादन प्राप्त कर सकते हैं, बीच में मरम्मत और पैचिंग के साथ, जिससे जीवनकाल 1.5 मिलियन टन से अधिक हो जाता है और उत्पादन लागत कम हो जाती है। तंत्र मुख्य रूप से एक निश्चित मात्रा में मुलाइट और तरल चरण का उत्पादन करने के लिए उच्च तापमान पर एंडलुसाइट के अपघटन का उपयोग करता है, जो कास्टेबल्स के भार के तहत थर्मल शॉक स्थिरता और नरम तापमान में सुधार करता है। उत्पन्न तरल चरण न केवल मैट्रिक्स और समुच्चय को मजबूती से जोड़ने के लिए सिंटरिंग को बढ़ावा देता है, बल्कि खाली स्थानों को भी भरता है, स्पष्ट सरंध्रता को कम करता है और कास्टेबल्स की संपीड़न शक्ति को बढ़ाता है।

(2)कास्टेबल्स के साथ डिसल्फराइजेशन गन प्री-ट्रीटमेंटडीसल्फराइजेशन बंदूकें अत्यधिक तापमान परिवर्तन का अनुभव करती हैं, जहां क्षति आम तौर पर क्षरण के बजाय थर्मल तनाव दरारों से उत्पन्न होती है। कास्टेबल्स के थर्मल शॉक प्रतिरोध को बढ़ाने से बंदूक की बॉडी में दरारें और टूटने को रोकने में मदद मिलती है। एंडालुसाइट को जोड़ने से सिकुड़न की भरपाई होती है, वॉल्यूम स्थिरता सुनिश्चित होती है और प्रदर्शन में सुधार होता है। निंगबो में एक स्टील प्लांट में परीक्षणों के दौरान, बंदूकें न्यूनतम मरम्मत के साथ 200 से अधिक चक्रों तक पहुंच गईं।

1. कास्टेबल संपत्तियों पर सिलिमेनाइट और कायनाइट को जोड़ने का प्रभावसिलिमेनाइट या सिलिमेनाइट और कायनाइट के संयोजन को कास्टेबल्स में जोड़ने से फायरिंग के बाद के रैखिक परिवर्तनों में सुधार होता है। यह लोड के तहत नरम तापमान और संपीड़न शक्ति को भी महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। उच्च ग्रेड सिलिमेनाइट सांद्रण अधिक ध्यान देने योग्य प्रभाव उत्पन्न करते हैं। उदाहरण के लिए, 59% की Al2O3 सामग्री के साथ सिलिमेनाइट और समुच्चय के रूप में प्रथम श्रेणी के बॉक्साइट का उपयोग करने पर, नरम तापमान (4%) 1,600°C से अधिक हो जाता है; जबकि 48% Al2O3 के साथ सिलिमेनाइट का उपयोग करने से नरम तापमान कम हो जाता है, जैसा कि SC-12 नमूने में 1,565°C पर देखा गया है।

2. कास्टेबल गुणों पर प्राकृतिक सिलिमेनाइट और अंडालुसाइट मिश्रित खनिज पाउडर मिलाने का प्रभावमिश्रित खनिज पाउडर को शामिल करने से कास्टेबल्स के थर्मल शॉक प्रतिरोध में सुधार होता है और फायरिंग के बाद रैखिक परिवर्तन कम हो जाते हैं। कम-सीमेंट उच्च-एल्यूमिना कास्टेबल में उचित रूप से प्राकृतिक सिलिमेनाइट और एंडलुसाइट मिश्रित खनिज पाउडर जोड़ने से प्रमुख तकनीकी संकेतकों में सुधार होता है। यह मुख्य रूप से मैट्रिक्स के भीतर मुलाइट की महत्वपूर्ण पीढ़ी के कारण है। मिश्रित खनिज पाउडर कम तापमान (1,000-1,300 डिग्री सेल्सियस) पर एक तरल चरण बनाते हैं, जिससे इन-सीटू मुलाइट और सेकेंडरी मुलाइट का निर्माण आसान हो जाता है, जिससे कास्टेबल के प्रदर्शन पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। मिश्रित खनिज पाउडर के लिए इष्टतम अतिरिक्त मात्रा लगभग 5% है। ऐतिहासिक रूप से, कायनाइट का उपयोग मुख्य रूप से दुर्दम्य कास्टेबल्स में संकोचन को ऑफसेट करने के लिए एक विस्तार एजेंट के रूप में किया गया है। हालाँकि, बढ़ी हुई समझ के साथ, एंडालुसाइट, सिलिमेनाइट, या तीन खनिजों का संयोजन प्रभावी ढंग से Al2O3-SiO2 आधारित सामग्रियों की गुणवत्ता में सुधार करता है, जो आकार और बिना आकार के दोनों प्रकार के रेफ्रेक्ट्रीज़ पर लागू होता है।

द्वितीय. दुर्दम्य प्लास्टिक में तीन खनिजों का अनुप्रयोग

दुर्दम्य प्लास्टिक में, कायनाइट के साथ और उसके बिना नमूनों की तुलना करने से पता चलता है कि 1,400 डिग्री सेल्सियस पर फायरिंग के बाद पूर्व में अधिक रैखिक परिवर्तन होता है, जो बढ़ते विस्तार का संकेत देता है, जो संरचनात्मक ढांचे की स्थिरता को लाभ पहुंचाता है और क्रैकिंग और स्पेलिंग को कम करता है। 1,600°C पर रैखिक परिवर्तन 1,400°C की तुलना में थोड़ा विस्तार दर्शाते हैं।

तृतीय. दुर्दम्य रैम्ड सामग्री में तीन खनिजों का अनुप्रयोग

तीन खनिजों को जोड़ने के बाद, उच्च-एल्यूमिना रैमिंग सामग्री में रैखिक परिवर्तन फायरिंग के बाद सिकुड़न से विस्तार की ओर स्थानांतरित हो जाता है। इनमें से, कायनाइट सबसे अच्छा प्रभाव दिखाता है, जिसमें 1,400 डिग्री सेल्सियस पर रैखिक परिवर्तन -0.40% से +1.60% तक बढ़ जाता है, जो तीन खनिजों की विस्तार एजेंट भूमिका को प्रदर्शित करता है। हालाँकि, तीन खनिजों को मिलाने से 1,400-1,500 डिग्री सेल्सियस पर उच्च-एल्यूमिना रैमिंग सामग्री की संपीड़न शक्ति पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है, क्योंकि कायनाइट और एंडलुसाइट जल्दी से विघटित हो जाते हैं और इस तापमान स्तर पर पूरी तरह से नष्ट नहीं होते हैं।

चतुर्थ. दुर्दम्य छिड़काव सामग्री में तीन खनिजों का अनुप्रयोग

दुर्दम्य छिड़काव सामग्री अनाकार अपवर्तक हैं जिन्हें वायवीय उपकरणों का उपयोग करके लागू किया जाता है। दुर्दम्य समुच्चय, पाउडर और बाइंडर्स (या एडिटिव्स) से बने, उन्हें थोक घनत्व के आधार पर हल्के, मध्यम और भारी छिड़काव सामग्री में वर्गीकृत किया जाता है। हल्के छिड़काव सामग्री (0.5-1.39 ग्राम/सेमी³) का उपयोग आमतौर पर इन्सुलेट लाइनिंग के रूप में किया जाता है, जबकि मध्यम और भारी सामग्री (क्रमशः 1.3-1.8 ग्राम/सेमी³ और 1.89 ग्राम/सेमी³ से अधिक) कम से मध्यम तापमान में काम करने वाली लाइनिंग के रूप में काम कर सकती हैं। भट्टियां. विभिन्न प्रकार की दुर्दम्य छिड़काव सामग्री का उपयोग ब्लास्ट फर्नेस के ऊपरी पेट, गर्म ब्लास्ट स्टोव के दहन कक्ष, पुनर्योजी कक्ष, मिश्रण कक्ष और विभिन्न गर्म वायु वाहिनी आंतरिक दीवारों जैसे क्षेत्रों में किया जाता है, जो इन्सुलेशन, गर्मी बनाए रखने, गैस को बढ़ाने के लिए काम करते हैं। मजबूती, और भट्टी की लौह त्वचा की रक्षा करना। चीन की सबसे बड़ी ब्लास्ट फर्नेस (5,500 वर्ग मीटर से अधिक की मात्रा के साथ) भी दुर्दम्य छिड़काव सामग्री का उपयोग करती है। तीन खनिजों की शुरूआत न केवल दुर्दम्य छिड़काव सामग्री की रैखिक परिवर्तन दरों में सुधार करती है, बल्कि मुलाइट के नए चरणों को शुरू करके सामग्री के प्रदर्शन को भी बढ़ाती है। जोड़े गए खनिज एकल प्रकार या मिश्रित हो सकते हैं। दुर्दम्य छिड़काव सामग्री और कास्टेबल दोनों में, तीन खनिजों को जोड़ने से सकारात्मक परिणाम मिलते हैं। आकार या बिना आकार के अपवर्तक के लिए विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर, तीन खनिजों के उपयुक्त प्रकार या मिश्रित प्रकार को चुना जाना चाहिए।

वी. दुर्दम्य घोल में तीन खनिजों का अनुप्रयोग

बिना आकार की रिफ्रैक्टरीज़ के विकास के साथ, रिफ्रैक्टरी स्लरीज़ में अनुसंधान एवं विकास, उत्पादन और परीक्षण में व्यापक प्रगति देखी गई है। जैसे-जैसे दुर्दम्य घोल के अनुप्रयोग का दायरा बढ़ता है, पारंपरिक घोल अब भट्ठा निर्माण की आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा नहीं कर सकता है। नए दुर्दम्य घोल में कायनाइट का समावेश महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। घोल में कायनाइट सांद्रण मिलाकर, मुल्लिटाइजेशन विस्तार प्रतिक्रिया उच्च तापमान पर सिकुड़न की भरपाई करती है।

VI. उच्च शक्ति वाले स्लैग ब्लॉक पूर्वनिर्मित भागों में तीन खनिजों का अनुप्रयोग

ब्लास्ट फर्नेस टैपिंग चैनलों के लिए उच्च शक्ति वाले स्लैग ब्लॉक प्रीकास्ट घटकों में, विस्तार एजेंटों को जोड़ने से सामग्री को विभिन्न तापमानों में समान रूप से विस्तार करने की अनुमति मिलती है, खासकर 1000 से 1500 डिग्री सेल्सियस की सीमा के भीतर। यह विस्तार विभिन्न तापमान चरणों में होने वाली सिकुड़न की भरपाई करता है या उसे कम करता है। विस्तार एजेंटों का उपयोग मैट्रिक्स संकोचन और आंतरिक तनाव के कारण होने वाली सूक्ष्म दरारें भर सकता है, जिससे सामग्री की मात्रा स्थिरता में सुधार होता है।

संक्षेप में, विभिन्न प्रकार की अनाकार दुर्दम्य सामग्री, जैसे कि कास्टेबल, प्लास्टिक, रैमिंग सामग्री, और दुर्दम्य घोल, तीन खनिजों-एंडलुसाइट, कायनाइट और सिलिमेनाइट का अलग-अलग डिग्री तक उपयोग करते हैं, जिसमें कायनाइट सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। प्राथमिक तंत्र में उच्च तापमान पर इन खनिजों का अपघटन शामिल होता है, जिसके परिणामस्वरूप मुल्लिटाइजेशन प्रतिक्रिया के कारण मात्रा में विस्तार होता है, जो ऊंचे तापमान पर अनाकार दुर्दम्य सामग्री के संकोचन की भरपाई करता है। यह प्रक्रिया सकारात्मक रैखिक विस्तार की ओर ले जाती है, संरचनात्मक फैलाव को कम करती है, और सामग्रियों की मात्रा स्थिरता को बढ़ाती है।

इसके अतिरिक्त, इन तीन खनिजों का अपघटन सामग्री के भार को नरम करने वाले तापमान और ताकत में सकारात्मक योगदान देता है। अनाकार दुर्दम्य सामग्रियों के लिए अन्य विस्तार एजेंटों में क्वार्ट्ज (SiO2) शामिल है, जो चरण परिवर्तनों के माध्यम से उच्च तापमान संकोचन की भरपाई भी करता है, मुख्य रूप से इस संक्रमण के रूप में α-क्वार्ट्ज (उच्च तापमान क्वार्ट्ज) के β-क्वार्ट्ज में परिवर्तन से जुड़ा विस्तार सबसे महत्वपूर्ण मात्रा परिवर्तन प्रदर्शित करता है।

हालाँकि, कायनाइट इस एप्लिकेशन में क्वार्ट्ज से बेहतर प्रदर्शन करता है। कायनाइट अपेक्षाकृत अधिक विस्तार मूल्य प्रदान करता है और, अपघटन पर, मुलाइट क्रिस्टल उत्पन्न करता है जो सामग्री के उच्च तापमान प्रदर्शन को लाभ पहुंचाता है। नतीजतन, कायनाइट का उपयोग आमतौर पर अनाकार दुर्दम्य सामग्रियों में एक विस्तार एजेंट के रूप में किया जाता है, या तो अकेले या एंडलुसाइट या सिलिमेनाइट के साथ संयोजन में।

कायनाइट, एंडालुसाइट और सिलिमेनाइट का उनके मुल्लिटाइजेशन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से प्रभावी उपयोग भौतिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है। ऑपरेटिंग तापमान के आधार पर ग्रेड, खुराक और कण आकार का सावधानीपूर्वक चयन आवश्यक है; अन्यथा, इससे आंतरिक गिरावट हो सकती है, जिससे सामग्री में विस्तार दरारें और घनत्व और ताकत कम हो सकती है।

ये विधियां अनाकार दुर्दम्य सामग्रियों में उच्च तापमान संकोचन की भरपाई करने और वॉल्यूम स्थिरता में सुधार करने के लिए तीन खनिजों के अपघटन और संबंधित विस्तार प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ क्वार्ट्ज चरण परिवर्तनों से जुड़े विस्तार का लाभ उठाती हैं। हालाँकि, विस्तार प्रतिक्रियाओं का लाभ इससे कहीं अधिक है; उदाहरण के लिए, हॉट ब्लास्ट स्टोव में उपयोग की जाने वाली कम-रेंगने वाली ईंटें और संशोधित उच्च-एल्यूमिना ईंट श्रृंखला लोड नरम तापमान, रेंगना प्रतिरोध और थर्मल शॉक प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए आंतरिक विस्तार प्रतिक्रियाओं को नियोजित करती हैं। इसलिए, दुर्दम्य सामग्रियों के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए इन तीन खनिजों का प्रभावी ढंग से उपयोग करना महत्वपूर्ण है।