تحليل وتحسين المكونات الضارة في المواد الرابطة شائعة الاستخدام في أفران الأسمنت

يُعد الطوب الحراري مادةً أساسيةً في أفران الأسمنت ومختلف المعدات الصناعية عالية الحرارة. وهو مواد غير عضوية وغير معدنية، لا تقل مقاومتها للحرارة عن 1580 درجة مئوية، وتتميز بثبات ممتاز في درجات الحرارة العالية ومقاومة ممتازة للتآكل الكيميائي. ولا يقتصر استخدام الطوب الحراري على أفران الأسمنت فحسب، بل يُستخدم أيضًا على نطاق واسع في صناعات مثل الصلب والمعادن غير الحديدية والزجاج والسيراميك والبتروكيماويات وتوليد الطاقة، حيث يُعد مادةً أساسيةً لضمان سلامة المعدات وكفاءة الإنتاج في العمليات الصناعية عالية الحرارة.

أولاً: مؤشرات الأداء الرئيسية للطوب الحراري

يشمل أداء الطوب الحراري خمسة جوانب رئيسية: الأداء الهيكلي، والأداء الحراري، والأداء الميكانيكي، وأداء الخدمة، والأداء التشغيلي.

(1) الأداء الهيكلي: وفقًا لمعيار GB/T2997-2015، تشمل المؤشرات الرئيسية المسامية، والكثافة الظاهرية، وامتصاص الماء. مع زيادة مدة الحرق، تتغير مسامية وكثافة الطوب الحراري تبعًا لذلك، مما يؤثر بشكل كبير على مقاومته للحرارة ومتانته الميكانيكية. (2)

 الخواص الحرارية: وفقًا لمعيار GB/T7320-2008، تشمل هذه الخواص الموصلية الحرارية، ومعامل التمدد الحراري، والحرارة النوعية، والانبعاثية الحرارية، وهي معايير رئيسية لتقييم استقرار الطوب الحراري في درجات الحرارة العالية.

(3) الخواص الميكانيكية: وفقًا لمعياري GB/T5072-1985 وGB/T3001-2000، تشمل هذه الخواص قوة الضغط، وقوة الانحناء، ومقاومة الصدمات.

(4) أداء الخدمة: تشمل هذه المعايير مقاومة الطوب الحراري، ودرجة حرارة تليين الأحمال، ومقاومة الصدمات الحرارية، ومقاومة الخبث، ومقاومة الأكسدة، وهي معايير مهمة لتحديد مدى ملاءمة الطوب الحراري للأجزاء الحساسة من أفران الأسمنت.

(5) قابلية التشغيل: تشمل هذه المعايير السيولة، واللدونة، والتماسك، وخصائص التصلب، والتي تؤثر بشكل مباشر على أداء الطوب الحراري أثناء التشكيل والبناء.

ثانيًا: دور المواد الرابطة ومشاكلها في إنتاج الطوب الحراري

في عملية إنتاج الطوب الحراري، تلعب المواد الرابطة دورًا حاسمًا في ربط مختلف المواد الخام الحرارية بقوة، وهي إضافات مهمة لضمان ثبات وجودة صب قوالب الطوب. تنقسم المواد الرابطة الشائعة للطوب الحراري إلى فئتين رئيسيتين: عضوية وغير عضوية.

تشمل المواد الرابطة العضوية راتنجات الفينول، ومحلول نفايات اللب، والدكسترين، والشراب، والأسفلت.

تشمل المواد الرابطة غير العضوية الطين، والزجاج المائي، والأسمنت، والفوسفات.

يتطلب الطوب الحراري مواد رابطة قبل الحرق لضمان كثافة عالية. ومع ذلك، أثناء الحرق والاستخدام في درجات حرارة عالية، تتحلل المادة العضوية في المادة الرابطة وتتطاير، مُطلقةً مكونات ضارة متنوعة. لا تؤثر هذه المكونات على جودة الطوب الحراري فحسب، بل قد تؤثر سلبًا أيضًا على أداء كلينكر الأسمنت والبيئة.

ثالثًا: مصادر وتأثيرات المكونات الضارة في الطوب الحراري

حاليًا، تتحلل راتنجات الفينول، والمساحيق العضوية، ومواد رابطة سائل نفايات اللب المستخدمة عادةً في أفران الأسمنت بسهولة أثناء التلبيد أو الاستخدام، مُنتجةً مركبات عضوية متطايرة (VOCs). تشمل هذه المركبات بشكل رئيسي مركبات البنزين، والكلوريدات العضوية، والكيتونات، والكحولات، والإيثرات. قد تُسبب هذه المواد الكيميائية، عند تحللها في درجات حرارة عالية، المشاكل التالية:

التلوث البيئي: تُشكل المركبات العضوية المتطايرة، أثناء انبعاثها، غاز الأوزون والضباب الدخاني الكيميائي الضوئي، مما يؤثر على جودة الهواء؛

التأثير على جودة المنتج: قد تُسبب الغازات المتكونة بعد تحلل المواد الرابطة العضوية مسامًا دقيقة أو شقوقًا داخل الطوب الحراري، مما يُقلل من كثافته ومقاومته للتآكل؛

الإضرار بصحة المُشغّل: بعض المركبات العضوية المتطايرة سامة، مما يُفرض متطلبات حماية بيئية أعلى على بيئة الإنتاج.

رابعًا: توجيهات لتحسين مواد ربط الطوب الحراري

لتقليل الانبعاثات الضارة أثناء استخدام الطوب الحراري، يُروّج القطاع تدريجيًا للمواد الرابطة الصديقة للبيئة وأنظمة الربط غير العضوية. تشمل مجالات التحسين الرئيسية ما يلي:

استبدال المواد الرابطة العضوية بمواد رابطة غير عضوية: مثل الفوسفات، والزجاج المائي، وأسمنت الألومينات. تُوفر هذه المواد الرابطة ثباتًا أعلى في درجات الحرارة العالية ولا تُنتج موادًا رابطة ضارة.

تحسين نسب وتركيبات المواد الرابطة: من خلال التحكم في كمية المواد الرابطة وتفاعليتها، يُمكن ضمان قوة صب الطوب الحراري مع تقليل محتوى الشوائب العضوية.

تحسين عملية الحرق: من خلال التحكم الدقيق في درجة حرارة ووقت التلبيد، يُمكن تعزيز التحلل أو التحول الكامل للمادة الرابطة، مما يُقلل من المواد العضوية المتبقية.

استكشف دور وتأثير المواد الرابطة في إنتاج الطوب الحراري لأفران الأسمنت. تعرّف على مصادر المكونات الضارة، وتأثيراتها البيئية والتشغيلية، واتجاهات تحسين المواد الرابطة لتحقيق نتائج أكثر صداقةً للبيئة وكفاءةً.