لمحة موجزة عن تطبيقات الموليت ومواده الحرارية المركبة في مختلف الصناعات

يُعد الموليت (3Al₂O₃·2SiO₂) المركب الثنائي المستقر الوحيد في نظام Al₂O₃-SiO₂. يتميز بخصائص ممتازة، بما في ذلك درجة انصهار عالية (1870 درجة مئوية)، ومقاومة عالية للصدمات الحرارية، وخصائص كيميائية مستقرة. وهو مادة خام أساسية لإعداد مواد حرارية عالية الأداء. يُصنع الموليت بشكل أساسي صناعيًا من خلال التلبيد والصهر الكهربائي. ويُصنف، حسب محتواه من Al₂O₃، إلى درجات مثل M75، M70، M60، وM45.

يُستخدم الموليت ومواده الحرارية المركبة على نطاق واسع في الصناعات عالية الحرارة، مثل المعادن والسيراميك والإسمنت والزجاج والبتروكيماويات وتوليد الطاقة، وخاصةً في بطانات الأفران ومكوناتها الحرارية وأثاث الأفران الوظيفي.

1. التطبيقات في صناعة السيراميك

في حرق السيراميك، تُستخدم عادةً مواد حرارية مركبة، مثل الموليت-كوروندوم، والموليت-كورديريت، والموليت-تيتانات الألومنيوم. تتميز أفران الموليت-كوروندوم بمتانة ممتازة في درجات الحرارة العالية ومقاومة عالية للصدمات الحرارية، مما يجعلها مناسبة لحرق الفريتات والسيراميك العازل للكهرباء. أما مواد الموليت-كورديريت، بتمددها الحراري المنخفض ومقاومتها العالية للصدمات الحرارية، فهي مناسبة لحرق السيراميك التقليدي ومواد الكاثود لبطاريات الليثيوم. تجمع مواد الموليت-تيتانات الألومنيوم بين التمدد الحراري المنخفض ومقاومة درجات الحرارة العالية، مما يجعلها مناسبة للحرق في درجات الحرارة المتوسطة، وتحل محل بعض المواد باهظة الثمن.

لتلبية متطلبات التآكل العالي ودرجات الحرارة العالية لمواد بطاريات الليثيوم، تُستخدم مواد مركبة متعددة الأطوار، مثل موليت-كورديريت-سبنيل وتيتانات الألومنيوم، بشكل متزايد في تطوير قواطع عالية الأداء، مما يُحسّن مقاومة التآكل وعمر الصدمات الحرارية.

2. التطبيقات في الصناعة المعدنية

في صناعة الصلب، تُستخدم مواد الموليت-كورديريت الحرارية على نطاق واسع في أنابيب أفران الصهر العالية، وأفران الصهر الساخنة، والمغارف، وأفران الإشعال، نظرًا لقوتها العالية ومقاومتها للتآكل وخصائصها المنخفضة للزحف. تتنوع أنواع الطوب والصب التي تُنتجها، بما في ذلك المواد المرتبطة بالأسمنت، والمرتبطة بمحلول السيليكا، والمرتبطة بـ ρ-Al₂O₃، لتناسب مختلف متطلبات البناء والاستخدام.

بالإضافة إلى ذلك، فإن إضافة مواد خام مثل الإسبنيل وكربيد البورون يمكن أن يعزز متانة مواد الموليت-الكوراندوم في درجات الحرارة العالية ومقاومتها للخبث.

تُستخدم مركبات الموليت-الكورديريت أيضًا في مواقد السيراميك في أفران الصهر الساخن وأبواب أفران الكوك، حيث تتميز باستقرار حراري وحجمي ممتاز. تُستخدم أنظمة الموليت-الألومينا، بفضل متانتها العالية واستهلاكها المنخفض للمياه، في أفران الاشتعال والأفران الدوارة وغيرها من التطبيقات، مما يوفر عمرًا افتراضيًا طويلًا.

تجمع مواد الموليت المرتبطة بكربيد السيليكون بين القوة العالية والموصلية الحرارية العالية، مما يجعلها مناسبة لتبطين المغارف والأفران الكهربائية وخزانات الطوربيد وغيرها من التطبيقات. يمكن أن تُحسّن إضافة الزركون من مقاومة التآكل. كما يمكن استخدام الموليت كمادة رابطة في أنظمة الصب الخالية من الأسمنت، مع كربيد السيليكون-الكوراندوم، لتشكيل بنية شبكية كثيفة وتحسين الأداء العام.

3. تطبيقات في مجالات أخرى

في صناعة الزجاج، يُستخدم طوب الموليت في بطانات أفران الصهر ومعدات التشكيل. وفي صناعة الأسمنت، يُستخدم الطوب المقاوم للقلويات، المصنوع أساسًا من الموليت منخفض الألمنيوم، على نطاق واسع في منطقة التسخين المسبق، ومنطقة الأمان، ومنطقة الحرق في أفران الأسمنت الدوارة. كما تستخدم معدات درجات الحرارة العالية في صناعات البتروكيماويات والطاقة على نطاق واسع المواد المصبوبة القائمة على الموليت كمواد تبطين، مما يوفر مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية والتآكل.

4. اتجاهات التطوير

ستشمل التطورات المستقبلية في مواد الموليت الحرارية ما يلي بشكل رئيسي:

توسيع مجالات التطبيق: التوسع خارج التطبيقات التقليدية ليشمل الصناعات عالية الأداء؛

تطوير مواد موليت خفيفة الوزن: استخدامها لإنتاج مواد حرارية موفرة للطاقة، وتحقيق بطانات أفران خفيفة الوزن، وتقليل فقدان الحرارة؛

تعزيز استخدام مسحوق النانو موليت: تحسين التوحيد البنيوي الدقيق والأداء العام للمادة.