مواد دیرگداز تاثیر مستقیمی بر صنایع مادر دارند ایران پیشتاز در صنعت مواد نسوز

مواد دیرگداز یا نسوز موادی هستند که به عنوان لایه و آستر دیواره کوره های صنعتی به کار می روند نقطه ذوب این مواد بالای ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد است و در بعضی شرایط, موادی که بتوانند در محیط های خورنده و شرایط حساس محیط از لحاظ دما و ترکیب شیمیایی تا ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد تحمل داشته باشند, جزء مواد دیرگداز طبقه بندی می شوند

مواد دیرگداز یا نسوز موادی هستند که به عنوان لایه و آستر دیواره کوره‏های صنعتی به کار می‏روند. نقطه ذوب این مواد بالای ۱۵۰۰ درجه سانتی‏گراد است و در بعضی شرایط، موادی که بتوانند در محیطهای خورنده و شرایط حساس محیط از لحاظ دما و ترکیب شیمیایی تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‏گراد تحمل داشته باشند، جزء مواد دیرگداز طبقه‏بندی می‏شوند. دیرگدازها عمدتا از مواد معدنی تهیه می‏شوند که نه تنها دارای درجه حرارت ذوب بالایی هستند، بلکه باید بتوانند در مقابل عوامل مخرب دیگری چون سایش، فشردگی، شوکهای حرارتی و تاثیر مواد سرباره کوره‏ها در صنایعی چون ذوب آهن، فولاد، سرامیک، سیمان، شیشه و پتروشیمی مقاومت داشته باشند. مگنزیت و کرومیت مهم‏ترین تامین کننده مواد معدنی موردنیاز صنایع دیرگداز محسوب می‏شوند که از اهمیت اقتصادی بسیار بالایی برخوردارند. علاوه بر ذخایر معدنی مگنزیت و کرومیت، ذخایر آلومینوسیلیکاتی (شاموتی)، بوکسیتی و آندالوزیتی نیز در صنعت مواد دیرگداز قابل ذکر هستند.

●تقسیم‏بندی از نظر میزان دانش لازم برای تولید

دیرگدازها از نظر میزان دانش لازم برای تولید به دو گروه دیرگدازهای سنتی و دیرگدازهای پیشرفته تقسیم می‏شوند. دیرگدازهای سنتی از نظر زمانی بر دیرگدازهای پیشرفته تقدم دارند ولی دیرگدازهای پیشرفته نسبت به دیرگدازهای سنتی به دلیل دانش محوری بودن از ارزش افزوده بالاتر و بازده عملکردی بیشتری برخوردار هستند. آجرهای آلومینوسیلیکاتی نمونه‏ای از نسوزهای سنتی هستند و موادی چون دیرگدازهای حاوی کربن و جرم‏های ریختنی حاوی مقادیر بسیار کم سیمان در گروه دیرگدازهای پیشرفته قرار می‏گیرند.

●تقسیم‏بندی از نظر ترکیب شیمیایی

از دیدگاه شیمیایی، مواد نسوز به سه گروه اسیدی، قلیایی و خنثی تقسیم می‏شوند و با توجه به اینکه حدود ۶۵ درصد کل محصولات در صنعت فولاد مورد استفاده قرار می‏گیرند و به دلیل این که ماهیت سرباره فولاد قلیایی است، می‏توان گفت نسوزهای قلیایی از اهمیت بیشتری نسبت به سایر محصولات برخوردار هستند. تولید منیزیم که یکی از نیازهای اصلی کارخانه‏های فولاد، سیمان و صنایع معدنی کشور است، در سال‏های گذشته رشد قابل توجهی داشته است. در سال ۵۷ فقط ۶۷ هزار تن مواد نسوز در داخل کشور تولید می‏شد اما در حال حاضر این میزان به حدود ۳۵۰ هزار تن رسیده و نیاز کشور به مواد نسوز وارداتی در ۱۰ سال گذشته، از ۱۲ درصد به ۸ درصد کاهش یافته است. نسوزهای قلیایی با نسبت‏های مختلف از اکسید منیزیم و اکسید کلسیم عمدتا برپایه منیزیم و دولومیت ساخته می‏شوند و فرآوری آنها به صورتی انجام می‏شود که اجزاء نامناسب آن کاهش یابد. منظور از اجزاء نامناسب آن بخش از مواد اولیه هستند که بر اثر افزایش دما به فازها یا ماتریس‏هایی که از نسوزندگی پائینی برخوردار هستند تبدیل می‏شوند.

●تقسیم‏بندی دیرگدازها از نظر شکل ظاهری

دیرگدازها از نظر شکل ظاهری به سه گروه شکل‏دار، بی شکل و فیبری تقسیم‏بندی می‏شوند. شکل‏دارها همان آجرهای نسوز هستند که در ابعاد و اشکال متنوعی ساخته می‏شوند و در محل آجرچینی می‏شوند. در حالی که دیرگدازهای بی شکل به صورت پودر یا گرانول عرضه شده و قابلیت پذیرش هر شکلی را به طور یکپارچه دارا هستند. دیرگدازهای بی شکل را بر اساس نوع کاربرد یا نحوه تبدیلشان به ملات، جرم‏های ریختی، پلاستیک، کوبیدنی و پاشیدنی تقسیم‏بندی می‏کنند. دیرگدازهای فیبری هم به صورت‏های مختلف به شکل پتو، تخته، نمد، کاغذ، پارچه و حتی ریسمان وجود دارند و عمدتا جهت عایق‏کاری و آب‏بندی در دمای بالا به کار می‏روند.

●فرایند عمومی تولید

در فرایند تولید مواد نسوز یا دیرگداز مواد اولیه را در کوره‏های دوار قائم یا تونلی حرارت داده که اصطلاحا به این فرایند سینترینگ یا تفوجشی گفته می‏شود و هدف از آن رسیدن به دانه‏های محکم و پایدار است که برای ساخت محصولات دیرگداز مورد استفاده قرار می‏گیرند. برای تولید مواد سنتزی ابتدا مواد اولیه تکلیس، سپس پودر شده و به صورت خشته پاپلت درآمده و در دمای بالا سنتز می‏شوند. کلینکر منیزیا دولوما که حاصل رسوبات آواری ساحلی که بنات‏ها در دوره پالئوزوئیک می‏باشند به علت قلیائیت بالا یک نسوز بسیار مطلوب خصوصا برای جرم‏های تعمیر گرم و کوبیدنی در کف کوره‏های قوس الکتریکی تلقی می‏شود. به دلیل وجود ذخایر فراوان، مرغوب و ارزان دولومیت در کشور، ایده تولید این محصول از طریق ایجاد مخلوط همگون منیزیت دولومیت به صورت مصنوعی در کشور به وجود آمده است. به این ترتیب ماتریس‏های ثانویه سیلیکاته موجود در منیزیت‏ها در کنار اکسید کلسیم به ماتریس‏های ثانوی با نسوزندگی بالاتر تبدیل شده و درجه نسوزندگی کل محصول را افزایش می‏دهند.

●ضرورت توجه به صنعت دیرگداز

شاید در نگاه اول صنعت دیرگداز به خودی خود کم اهمیت جلوه نماید. برای درک بهتر جایگاه این صنعت کافی است کاربرد دیرگدازها را در صنایع بزرگ و استراتژیک مانند ذوب آهن، سیمان، پتروشیمی، شیشه و سرامیک و تاثیر مستقیم این مواد بر محصولات تولیدی در این صنایع را مدنظر قرار دهیم. در حال حاضر یکی از مشکلات مهم صنایع بزرگی چون فولاد، پائین بودن کیفیت در عین حال بالا بودن قیمت تمام شده محصولات آن است. یکی از راه‏ها برای رسیدن به کیفیت مناسب در این صنایع استفاده از دیرگدازهای با کیفیت و پربازده است. دلایل زیر اهمیت و ضرورت رویکرد کشور به تولید مواد دیرگداز پیشرفته را نشان می‏دهد:

۱) استراتژیک بودن: استفاده از این مواد در صنایع نظامی، بعدی استراتژیک به این مواد داده است.

۲) بازار مصرف: با توجه به توسعه صنایع فولاد، سیمان و پتروشیمی در کشور بازار مصرف بسیار خوبی برای این مواد در کشور وجود دارد و در آینده نیز با توجه به توسعه صنایع فوق بازار گسترده و رو به رشدی وجود خواهد داشت.

۳) مزیت‏های کشور: با توجه به مزیت‏هایی که در زمینه تولید در کشور وجود دارد، مانند مواد اولیه ارزان، نیروی متخصص ارزان و ارزان بودن انرژی کشور می‏تواند پیشرفت خوبی در این زمینه داشته باشد. از مشکلات صنایع دیرگداز استفاده از استانداردهای ابعاد قدیمی در تولید محصولات جدید است که کاربرد مصرف‏کنندگان را محدود می‏کند و همچنین میزان بالای مواد دورریختنی به کار برده شده در صنایع مربوطه است. بحثی که در دیرگدازها بسیار اهمیت دارد مسئله بازیافت مواد نسوز است که به این منظور بازیافت ۵۰ درصد از ذخایر منیزیت کشور که به دلیل نداشتن مرغوبیت غیرقابل استفاده تشخیص داده شده در کشور انجام شده است. از دیگر دلایل اهمیت بازیافت مواد دیرگداز می‏توان به جنبه اقتصادی و جنبه زیست‏محیطی اشاره کرد. از جنبه اقتصادی در اکثر کشورها این مواد دور ریخته شده را بازیافت کرده و دوباره مورد استفاده قرار می‏دهند که باعث صرفه‏جویی‏های کلان در بعد اقتصادی خواهد شد. از جنبه زیست محیطی مواد دیرگداز مصرف شده‏ای که دور ریخته می‏شود می‏تواند آلودگی محیطزیست را به دنبال داشته باشد. این ماده در اثر نزول باران به کروم ۶ مثبت تبدیل می‏شود که بسیار سمی است و با وارد شدن به سفره‏های زیرزمینی و آلوده کردن آب‏های شهری بسیار خطرناک خواهد بود.

●نگاهی به وضعیت تولید مواد دیرگداز

براساس آمار جهانی در سال ۲۰۰۰ میزان مصرف مواد دیرگداز در صنعت فولاد، ۲۵ کیلوگرم به ازای تولید هر تن فولاد بود که این مقدار روز به روز کاهش می‏یابد. در عین حال از ۲۰ سال گذشته تاکنون تولید فولاد در جهان سالانه بین ۸۲۰ تا ۸۷۰ میلیون تن بوده است و طبق پیش‏بینی‏های انجام شده تا سال ۲۰۱۰ مقدار تولید تفاوت بسیاری نخواهد کرد. در حال حاضر در کشور حدود ۹ میلیون تن فولاد تولید می‏شود که این میزان، نیازمند ۱۴۰ هزار تن مواد نسوز قلیایی است و با توجه به افزایش تولید فولاد در برنامه چهارم توسعه و در نظر گرفتن تولید ۲۰ تا ۳۰ میلیون تنی فولاد در کشور تا سال ۸۸ برای تولید هر تن فولاد ۲۸۰ هزار تن مواد نسوز قلیایی نیاز است. با توجه به این که به طور متوسط ۹۰ درصد فراورده‏های نسوز قلایی از منیزیا یا دولوما تشکیل می‏شود، تا پایان سال ۱۳۸۸ میزان تقاضا برای این ماده به ۳۲۰ هزار تن خواهد رسید. ذخیره قطعی معادن منیزیت کشور ۳/۵ میلیون تن برآورد شده است که به دلیل وجود ناخالصی‏ها فقط نیمی از منیزیت موجود در کشور بدون نیاز به فراوری به عنوان ماده اولیه منیزیای نسوز مورد استفاده قرار می‏گیرد. ایران با توجه به پیشینه و نیز معادن و ظرفیت‏های قوی می‏تواند پیشتاز صنعت مواد دیرگداز در منطقه باشد.

مژگان میرزایی