خاک نسوز چیست و چه کاربرد هایی دارد؟

خاک نسوز چیست؟

خاک نسوز که به آن گل آتشخوار و خاک رس نسوز نیز می گویند، یکی از انواع جرم های نسوز است که می تواند مقاومت بالایی در برابر حرارت داشته باشد. این خاک ها از ترکیبات خاصی تشکیل شده اند تا بتوانند دماهای بالای 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کنند، بدون اینکه روی این خاک ها ترک یا شکنندگی به وجود بیاید.
خاک نسوز در اکثر موارد در زیر لایه های زغال سنگ پیدا می شود و شامل ترکیباتی همچون سیلیس و آلومینا است. درصد سیلیس این خاک ها، 60 تا 70 درصد بوده و برای بهبود خواص این خاک ها نیز حدود 25 تا 35 درصد از آن ها را با آلومینا ترکیب می کنند. ترکیبات دیگری نیز برای خاک های نسوز وجود دارند که درصد آن ها با هم متفاوت است.
خاک های نسوز یکی از مهم ترین اجزای تشکیل دهنده آجرهای نسوز هستند. این خاک ها با ترکیبات معدنی دیگر آجرهای نسوز مقاوم، متراکم و با کیفیت را به وجود می آورند که در کوره شکل می گیرند. البته این تنها یکی از کاربردهای خاک نسوز است و این محصول دارای کاربردهای متنوع دیگری نیز هست.

خاک نسوز به نقل از ویکی پدیا

به نقل از ویکی پدیا، خاک نسوز یک اصطلاح برای بعضی از خاک های دیرگداز است. خاک نسوز در علم سرامیک، به نوعی خاک گفته می شود که بتواند حداقل تا دمای 1515 درجه سانتی گراد را تحمل کند. این خاک ها معمولا در ساخت آجرهای نسوز به کار می روند و دارای ترکیبات متنوعی همچون اکسید آلومینیوم (23 تا 34 درصد وزنی)، سیلیس (50 تا 60 درصد وزنی) و مواد فرار (9 تا 12 درصد وزنی) هستند. مواد فرار و آب موجود در خاک نسوز در حین پخت از آن خارج می شوند و می توانند یک جرم نسوز مقاوم را بسازند. در موارد مورد نیاز، می توان تا 25 درصد وزنی از این خاک ها را با اکسید آهن پر کرد. امکان اضافه کردن ترکیبات دیگری به خاک نسوز از TiO2، CaO، MgO، KO2 و NaO2 وجود دارد.

خاک نسوز کوره از چه موادی تشکیل شده است؟

در خاک سوز از ترکیبات مشخصی با درصد متفاوت استفاده می شود. دسته اول از این ترکیبات، ترکیباتی هستند که در حین پخت تبخیر می شوند و می توانند باعث ایجاد مقاومت در خاک شوند. دسته دوم از ترکیبات نیز ترکیباتی اند که در نهایت حتی پس از تبخیر برخی از مواد در داخل خاک باقی بمانند و منجر به افزایش مقاومت آن خواهند شد.
دو ترکیب اصلی خاک های نسوز شامل سیلیس و اکسید آلومینیوم هستند. سیلیس حدود 50 الی 60 درصد وزنی و اکسید آلومینیوم حدود 18 الی 30 درصد وزن خاک را تشکیل می دهد. ترکیبات دیگری نیز مانند هالوسیت ها، مونوترمیک ها، مائول نیت ها، فلدسپات و کوارتز در این نوع خاک وجود دارند که هر کدام می توانند با درصدهای مشخص به کار بروند. در نهایت همه این ترکیبات با درصد بالایی از آب ترکیب می شوند.
درصد ترکیبات موجود در خاک نسوز بسیار حائز اهمیت است. اگر درصد برخی از ترکیبات بالا و پایین شود، ممکن است بر روی استحکام و خواص آجرهای ساخته شده با خاک نسوز تاثیر منفی بگذارد. به طور مثال، اگر میزان بوکسیت ها در خاک های نسوز افزایش پیدا کند، خاصیت آذرسنجی خاک افزایش پیدا می کند. این موضوع می تواند روی کیفیت آجر تولید شده تاثیر منفی بگذارد. از این رو باید حتما درصد ایده آل هر یک از ترکیبات موجود در خاک نسوز به طور دقیق مشخص شود.

ویژگی خاک نسوز کدام است؟

خاک های نسوز همانطور که از نامشان مشخص است، دارای ظرفیت حرارتی بسیار بالایی هستند. این موضوع باعث افزایش گستردگی کاربردهای این خاک ها در صنایع مختلف شده است. با این حال این مورد تنها خاصیت خاک های نسوز نیست و آن ها دارای خصوصیات خاص دیگری نیز هستند. به طور کلی می توان ویژگی های خاک نسوز را به شرح زیر بیان کرد:

• خاصیت پلاستیکی:

یکی از ویژگی های خاک نسوز خاصیت پلاستیکی آن بوده که این خاصیت به دلیل وجود رس های فیلیتی به وجود آمده است.

• انعطاف پذیری بالا:

انقباض پایین این خاک در حین خشک شدن (10 درصد) می تواند باعث ایجاد انعطاف پذیری در آن شود.

• شکل پذیری:

با توجه به اینکه خاک های نسوز دارای خاصیت پلاستیکی هستند، می توانند شکل پذیری خوبی نیز داشته باشند.

• خاصیت خمیری شدن:

خاک های نسوز می توانند با جذب آب، قابلیت خمیری شدن داشته باشند.

• خاصیت اسیدی:

اسیدی بودن خاک نسوز، یکی دیگر از ویژگی های آن است. به طور کلی پی اچ این خاک کمتر از 7 است و این نشان دهنده میزان اسیدی بودن این خاک می باشد.

• جذب آب مناسب:

در مواقعی که نیاز به ترکیب خاک های نسوز با آب است، می توان از ترکیب خاک های نسوز با آب استفاده کرد. این خاک ها قابلیت جذب آب بسیار بالایی دارند.

انواع خاک نسوز چیست؟

با توجه به ترکیبات متنوع خاک های نسوز، آن ها از نظر نوع ترکیبات، نحوه تولید و درصد ترکیبات به کار رفته می توانند تفاوت های زیادی با یکدیگر داشته باشند. از این رو خاک های نسوز را می توان از نظر ترکیبات به انواع مختلفی تقسیم بندی کرد. با این حال به دلیل اینکه ممکن است تنوع در ترکیبات خاک های نسوز زیاد باشد، نمی توانیم آن ها را به چند دسته کلی تقسیم بندی کنیم. بهترین دسته بندی برای انواع خاک های نسوز، گرید دمایی آن ها است. این خاک ها از نظر دمای قابل تحمل به 3 دسته گرید دما بالا، گرید دما متوسط و گرید دما پایین تقسیم بندی می شوند.

•  خاک نسوز گرید دما پایین

خاک های نسوز گرید دما پایین به واسطه داشتن ترکیبات خاص، حداکثر می توانند تا دمای 870 درجه سانتی گراد را تحمل کنند. این خاک ها باید در مواقعی که نیاز به تولید محصولات با مقاومت حرارتی نسبتا پایین است، استفاده شوند.

• خاک نسوز گرید دما متوسط

خاک های نسوز گرید دما متوسط می توانند دمای 1315 تا 1482 درجه سانتی گراد را تحمل کنند. این خاک ها قادر به تحمل دمای بالای 1482 درجه سانتی گراد نیستند و نباید برای فضاهایی که دارای این حرارت هستند، مورد استفاده قرار گیرند.

• خاک نسوز گرید دما بالا

خاک های نسوز گرید دما بالا، می توانند از دمای 1482 درجه سانتی گراد تا 1648 درجه سانتی گراد را تحمل کنند. این خاک ها مقاوم ترین خاک های نسوز در برابر حرارت هستند.

کاربرد خاک نسوز چیست؟

با توجه به اینکه امکان اضافه کردن اکسیدهای مختلف از جمله آهن، کلسیم، سیلیسیم و تیتانیوم به خاک های نسوز وجود دارد، این خاک ها می توانند کاربردهای متنوعی داشته باشند. مهم ترین کاربرد این خاک ها، ساخت آجرهای مقاوم به حرارت با نسوز است. با این حال این خاک می تواند در صنایع مختلف به صورت مستقیم و غیر مستقیم مورد استفاده قرار گیرد. توجه به درصد ترکیبات موجود در خاک نسوز و استفاده از ترکیبات جدید برای این خاک ها، باعث شده تا بتوانیم آن ها را جزء پرکاربردترین خاک های مقاوم به حرارت موجود در بازار بشناسیم. از جمله کاربردهای این خاک عبارتند از:

•  ساخت کوره های حرارتی و عایق سازی آن ها
•  ساخت انواع دیگ بخار
•  ساخت انواع کاشی و سرامیک
•  قابل استفاده در کوره های الکتریکی
•  ساخت شومینه و باربیکیو
•  ساخت مخازن و انواع کوره های شیشه ای
•  قابل استفاده در صنایع ذوب فلزات

مزایای استفاده از خاک نسوز چیست؟

خاک های نسوز به واسطه داشتن ظرفیت حرارتی بالا، می توانند کاربردهای بسیار متنوعی در حوزه های مختلف داشته باشند. مزیت استفاده از این خاک ها مقاومت بالای آن ها در برابر حرارت است. با این حال این خاک ها دارای مزایای دیگری نیز هستند که توجه به آن ها خالی از لطف نیست. به طور کلی، مزایای استفاده از این خاک ها عبارتند از:

• مقاومت بالا در برابر حرارت و دمای بسیار بالا
•  دارای خاصیت شکل پذیری عالی به دلیل خاصیت پلاستیکی بودن
•  دارای خاصیت انقباض 10 درصدی در حین خشک شدن
•  انعطاف پذیری بسیار بالا به دلیل داشتن خاصیت انقباض
•  قیمت ارزان نسبت به محصولات مشابه
•  امکان خمیری کردن خاک های نسوز
•  دارای جذب آب بسیار بالا
•  وجود خاصیت اسیدی در خاک نسوز

خاک نسوز و کاربرد آن در صنایع

هر صنعتی که نیاز به استفاده از محصولات جرم های نسوز مقاوم به حرارت داشته باشد، می تواند با کمک خاک نسوز نیاز خود را برطرف کند. از این رو هیچ محدودیتی برای استفاده از خاک های نسوز در صنایع مختلف وجود دارد. همچنین در صنایع خاصی که نیاز به استفاده از خاک های نسوز با شرایط عالی است، می توان یک سری افزودنی ها را نیز به خاک های نسوز اضافه کرد و خواص آن ها را تغییر داد. در ادامه به برخی از کاربردهای خاک نسوز در صنایع مختلف اشاره می کنیم:

•  صنایع چینی سازی، ساخت سرامیک و کاشی
• صنایع آجر نسوز
•  صنایع مقره سازی
•  صنایع لعاب سازی
•  ساخت کوره های ذوب و قالب سازی در صنایع پتروشیمی، ذوب آهن و …
•  صنایع دامپروری

مراحل ساخت خاک نسوز

برای ساخت خاک نسوز، ابتدا لازم است که مواد مورد نیاز تهیه شوند که در اکثر موارد به دو دسته اکسیدی و غیر اکسیدی تقسیم بندی خواهند شد. مواد اکسیدی پرکاربردترین موادی هستند که برای ساخت خاک های نسوز مورد استفاده قرار می گیرند. منیزیت، آلومینا و سیلیکا، سه نمونه از اکسیدهای رایجی هستند که برای ساخت خاک های نسوز استفاده می شوند. ترکیبات دیگری مانند کرومیت و زیرکون نیز وجود دارند که به عنوان ترکیبات غیر اکسیدی به خاک های نسوز اضافه می شوند. این ترکیبات می توانند باعث افزایش مقاومت سایشی شوند.
پس از تهیه مواد اولیه برای ساخت خاک نسوز، نوبت به خرد کردن ذرات درشت این خاک ها می رسد. برای این کار از دستگاه های آسیاب استفاده می شود که می توانند مواد را ریزتر کنند. در صورتی که نیاز به استفاده از فلینت و کوارتز باشد، باید قبل از شروع فرآیند آسیاب کردن آن ها را تکلیس کرد. در این فرآیند، مواد تا دمای 900 درجه سانتی گراد حرارت می بینند. سپس یک سری ترک هایی روی کوارتز و فلینت ایجاد می شود که طبیعی است.
پس از ترکیب مواد اولیه، این مواد با آب و مواد فرار دیگر ترکیب می شوند و برای پخت آماده خواهند شد. در نهایت در حین پخت در دمای بالا، آب و ترکیبات فرار از خاک بخار می شوند و می توان شاهد یک خاک مقاوم به حرارت و عالی بود.

عوامل تاثیر گذار در قیمت فروش هر تن خاک نسوز چیست؟

عوامل زیادی می توانند روی قیمت فروش هر تن خاک نسوز تاثیر بگذارند. از این رو در هنگام استعلام قیمت نباید انتظار داشته باشید که قیمت این خاک ها به صورت ثابت به شما ارائه شود. در ادامه به عوامل تاثیرگذار روی قیمت این خاک های نسوز اشاره می کنیم.

•  کیفیت خاک های نسوز

کیفیت خاک های نسوز بر اساس ترکیبات موجود در آن ها و خلوص این ترکیبات مشخص می شود. هر چقدر کیفیت خاک های نسوز بالاتر باشد، مقاومت آن ها نیز در برابر حرارت افزایش پیدا می کند. از این رو قیمت فروش هر تن خاک نسوز بر اساس کیفیت این خاک ها نیز محاسبه می شود.

• وارداتی یا تولید داخل بودن

خاک های نسوز موجود در بازار هم به صورت وارداتی قابل تهیه هستند، هم به صورت تولیدی در داخل کشور ایران. با توجه به بالا بودن قیمت ارز و دلار، قطعا خاک های نسوز وارداتی باکیفیت قیمت بالاتری نسبت به خاک های نسوز تولید شده در کشور ایران دارند. این در حالی است که از نظر کیفیت اکثر خاک های نسوز ایرانی و خارجی مشابه با هم هستند.

• گرید خاک های نسوز

خاک های نسوز دارای سه گرید دما پایین، متوسط و دما بالا هستند که مقاومت هر یک از این خاک ها در برابر دما و حرارت خالی بالاست. هر چقدر دمای قابل تحمل خاک نسوز بالاتر باشد، گرید آن نیز بالاتر می رود. این موضوع باعث افزایش قیمت خاک های نسوز خواهد شد. از این رو، قیمت خاک نسوز گرید دما بالا گران تر از قیمت خاک های نسوز گرید دما متوسط و پایین است.

• ترکیبات موجود در خاک های نسوز

یکی از مهم ترین عواملی که می تواند روی قیمت فروش هر تن خاک نسوز تاثیر بگذارد، ترکیبات موجود در این خاک ها است. خاک هایی که دارای درصد ترکیبات گران قیمت بالایی هستند، قیمت بالاتری نسبت به خاک های نسوز موجود در بازار دارند. از این رو ترکیبات موجود در خاک های نسوز عامل اصلی برای تعیین قیمت این خاک ها است.

مقایسه خاک نسوز با محصولات مشابه و جایگزین در بازار

خاک های نسوز در واقع یکی از انواع جرم های نسوز و مواد دیرگداز هستند. ممکن است محصولات دیگری مانند خاک زودگداز و خاک دیرگداز نیز در بازار وجود داشته باشند تا توانند جایگزین خاک نسوز شوند. البته این خاک ها نیز به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر دما، نوعی خاک های نسوز هستند. از این رو نمی توان هیچ کدام از آن ها را جایگزینی برای دیگری شناخت.
خاک های زودگداز، خاک هایی اند که مقاومت در برابر دمای پایین دارند. این خاک ها دارای ترکیبات خاصی هستند؛ اما میزان اکسید آلومینیوم آن ها پایین است. از این درجه تحمل حرارت این خاک های نسوز پایین بوده و می توانند دماهای پایین را تحمل کنند.
خاک های دیرگداز، خاک هایی هستند که تحمل حرارتی بالاتری نسبت به خاک های زودگداز دارند. این خاک ها دارای ترکیباتی همچون هالوسیت، کائولینیت و مونو ترمیت هستند. وجود ترکیبات باکیفیت و مرغوب، این خاک را به یکی از بهترین جایگزین ها برای خاک های نسوز تبدیل کرده است.با این حال با وجود ترکیبات خاص در خاک های نسوز، توصیه می شود که این خاک ها برای مواقعی که نیاز به ساخت یک سازه با درجه حرارت بالاست، استفاده شود.

جمع بندی

جرم های نسوز که فقط یکی از آن ها، خاک نسوز است می توانند مقاومت بالایی در برابر حرارت داشته باشند. این جرم های نسوز می توانند نیاز صنایع مختلف را به متریال های مقاوم به حرارت برطرف کنند. از این رو استفاده از این محصولات در هر محیطی که نیاز به استفاده از متریال های مقاوم به حرارت بالا است، توصیه می شود. این موضوع باعث شده تا کاربردهای جرم های نسوز در صنایع مختلف بسیار گسترش پیدا کند.
در این مقاله در مورد خاک نسوز و کاربردهای مختلف آن در صنایع صحبت کردیم. در حال حاضر خاک نسوز مهم ترین ماده اولیه برای ساخت آجرهای نسوز است؛ اما می تواند کاربردهای متنوع دیگری نیز داشته باشد. خاک های نسوز مقاومت بالایی در برابر حرارت بالای 1500 درجه سانتی گراد دارند و می توانند شکل پذیری خوبی نیز داشته باشند.