بشكل عام، لا يُنصح باستخدام الطوب عالي الألومنيوم في أفران الأجواء القلوية. فوجود الكلور في الوسط القلوي والحمضي سيؤدي إلى تغلغله في الطبقات العميقة من الطوب عالي الألومينا بشكل متدرج، مما يتسبب في انهياره.
تظهر تشققات أفقية في الطوب عالي الألومنيوم بعد تعرضه للتآكل في بيئة قلوية. ويتكون هذا التآكل من رماد الفحم، والغازات المحترقة، والمكونات القلوية الموجودة في مواد أخرى. تتفاعل هذه المكونات مع الطور الزجاجي وحجر الموليت الموجودين في الطوب عالي الألومنيوم.
ستظهر على سطح الطوب عالي الألومنيوم صدأ قلوي. كما ستؤدي مركبات الغاز المحترقة إلى توليد نترات، تترسب في فجوات الطوب عالي الألومنيوم؛ وسيؤدي تفاعل هذه الترسبات إلى تكوين طور جديد معقد. وعندما تتلامس النترات الخالية من الماء مع هذه الترسبات، سيحدث تفاعل مضاد للتبخر، مما يتسبب في تشقق الطوب عالي الألومنيوم أو سقوطه. بالإضافة إلى ذلك، يُعد التآكل الحراري خطيرًا جدًا على الطوب المقاوم للحرارة، نظرًا لتآكل بلورات الكوارتز والسيليكا. لذا، فإن استخدام بلاط مقاوم للحريق سيكون أكثر خطورة من استخدام الطوب العادي.
يُعدّ الضرر الذي يلحق بالطوب المصنوع من ثاني أكسيد السيليكون بالغ الخطورة. تذوب السيليكا في الطوب عالي الألومنيوم في الحالة السائلة. ويؤدي انصهار نترات البوتاسيوم وأحجار السيليكون منخفضة درجة الانصهار إلى تكوين كمية كبيرة من الحالة السائلة. وكلما زاد محتوى السيليكا في الطوب، زادت كمية الحالة السائلة. وتؤدي زيادة الحالة السائلة إلى تشوه الطوب عالي الألومنيوم. كما يتضرر السيليكون أيضًا في الطوب. ونظرًا لاستهلاك السيليكا الحرة، تتآكل طبقة المولييت. وبعد ذلك، قد يتسبب تفاعل نترات البوتاسيوم وحجر المولييت في تمدد مدمر للطوب عالي الألومنيوم.
تتميز قوالب الطوب المصنوعة من الألومنيوم عالي الجودة بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية والتآكل. وتُستخدم على نطاق واسع في تبطين مختلف الأفران الصناعية، مثل أفران الصهر، وأفران الهواء الساخن، والأفران الدوارة. مع ذلك، فإن استخدامها محدود في الأفران الصناعية ذات الغلاف الجوي القلوي.
تُكسب الخصائص الكيميائية للطوب عالي الألومينا مقاومةً لتأثيرات البيئات الحمضية. مع ذلك، في البيئات شديدة القلوية، كأفران الإسمنت أو أفران الزجاج، يتفاعل هذا الطوب مع أكاسيد المعادن القلوية، مما يؤدي إلى تشققه وتفتته. ينتج عن تفاعل طوب أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) مع أكاسيد المعادن القلوية عادةً تكوين هلام ألومينوسيليكات قلوي، يتميز بانخفاض درجة انصهاره وسهولة تدفقه عبر الشقوق.
لحل هذه المشكلة، طُبقت عدة استراتيجيات لتحسين مقاومة طوب الألومنيوم عالي الجودة للبيئات القلوية. يتمثل أحد الحلول في إضافة المغنيسيا أو الإسبينيل إلى طوب الألومنيوم عالي الجودة. تتفاعل المغنيسيا أو الإسبينيل مع أكاسيد المعادن القلوية لتكوين أطوار إسبينيل مستقرة، مما يعزز مقاومة طوب Al2O3 للتشقق الناتج عن التفاعل القلوي. حل آخر هو تطبيق طبقة واقية على سطح طوب الألومنيوم عالي الجودة لمنع التلامس المباشر مع البيئة القلوية.
باختصار، تتميز قوالب الألومنيوم عالية الجودة بنطاق استخدام محدود في تبطين أفران الصناعات ذات البيئة القلوية. ولتعزيز مقاومة قوالب أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) في البيئات القلوية، من الضروري إضافة معادن أو طلاءات معينة لتجنب التفاعلات الضارة مع أكاسيد المعادن القلوية. ومن الأهمية بمكان اختيار المادة المناسبة لتبطين أفران الصناعات لتقليل المخاطر المحتملة وتوفير التكاليف.
تاريخ النشر: 19 مايو 2023
