Vatrostalni materijali imaju ključnu ulogu u industrijskim pećima, pećnicama i spalionica, te zahtijevaju izuzetnu stabilnost na visokim temperaturama i sposobnost toplinske izolacije. Prašak dijatomeje, karakteriziran visokim sadržajem silicija (≥85%), niskom toplinskom vodljivošću i odličnom otpornošću na termičke šokove, postao je nezamjenjiv sastojak u formulacijama vatrostalnih materijala. Ovaj jedinstveni materijal znatno poboljšava učinkovitost izolacije, produljuje vijek trajanja vatrostalnih obloga i smanjuje potrošnju energije u visokotemperaturnim industrijskim procesima.
Proizvodnja praška dijatomita otpornog na visoke temperature uključuje specijaliziranu obradu pri visokim temperaturama koja je usmjerena na optimizaciju toplinska svojstva. Putovanje počinje pranjem sirovog dijatomitskog rude radi uklanjanja nečistoća poput gline, oksida željeza i drugih tvari koje bi mogle potencijalno ugroziti stabilnost pri visokim temperaturama. Nakon toga ruda prolazi kroz proces kalcinacije na temperaturama između 900-1200°C. Proces kalcinacije uzrokuje blago sintrenje silicijevih čestica, što rezultira povećanom tvrdoćom i smanjenjem poroznosti s 70-80% kod nekalciniranog praška na 50-60%, uz očuvanje njegove osnovne izolacijske strukture. Kalcinirana ruda zatim se usitnjava u prašak čije veličine čestica obično iznose 20-60 μm. Grublje čestice (40-60 μm) u velikoj mjeri se koriste za masovne vatrostalne obloge, dok se sitnije čestice (20-30 μm) dodaju u vatrostalne cemente ili žbuke. Neki napredni tipovi dijatomitskog praška prolaze kroz daljnjom obradu aluminijem (Al₂O₃) radi poboljšanja otpornosti na puzanje, čime se smanjuje deformacija pri visokim temperaturama i opterećenjima.
Jedna od glavnih prednosti praška dijatomite u vatrootpornim primjenama je izuzetna svojstva toplinske izolacije. Njegova porozna struktura, ispunjena brojnim džepovima zraka, doprinosi iznimno niskoj toplinskoj vodljivosti. Na sobnoj temperaturi, toplinska vodljivost vatrootpornih materijala na bazi praška dijatomite iznosi 0,15–0,25 W/(m·K), a čak i na 1000°C ostaje relativno niska na razini 0,30–0,40 W/(m·K). To je znatno niže u usporedbi s tradicionalnim vatrootpornim materijalima poput vatroglinenog bloka, koji ima toplinsku vodljivost od 0,80–1,0 W/(m·K), ili aluminijem oksidom s 1,5–2,0 W/(m·K). Kao rezultat toga, vatrootporne obloge koje sadrže prašak dijatomite mogu smanjiti gubitak topline iz peći za impresivnih 30–40%, što dovodi do značajnog smanjenja potrošnje energije za zagrijavanje. Na primjer, cementna rotaciona peć u Indiji napravila je strategsku zamjenu, zamijenivši 25% svoje vatrogline obloge vatrootpornim materijalom na bazi praška dijatomite. Rezultat je bio izvanredan – potrošnja prirodnog plina smanjila se za 28%, jer je peć održavala radnu temperaturu od 1450°C s manjom uloženom količinom goriva. Tijekom godine, to je rezultiralo uštedom od 150.000 USD na troškovima energije, što ističe značajne ekonomske beneficije korištenja praška dijatomite u vatrootpornim primjenama.
Stabilnost pri visokim temperaturama je još jedna ključna prednost koju dijatomitni prah nudi u refraktorima. Njegova kompozicija na bazi silicijuma daje mu visoku temperaturu topljenja od 1713 ° C, a proces kalcinacije na 900-1200 ° C osigurava da zadrži svoj strukturni integritet čak i na temperaturama do 1400 ° C. To ga čini idealnim izborom za većinu industrijskih peći, koje obično rade u temperaturnom raspon U čelikovim grijačima koji rade na temperaturama između 1200 i 1300 °C, ogrlene cigle koje sadrže 30% diatomita u prahu pokazuju izvanrednu izdržljivost, zadržavajući svoj oblik i izolacijske svojstva 18-24 mjeseca. To je u velikoj suprotnosti s standardnim ciglama od gline, koje imaju životni vijek od samo 12 do 15 mjeseci. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 1225/2009 Komisija je odlučila da se za proizvodnju čelika za proizvodnju čelika u Uniji primjenjuje proizvodnja čelika za proizvodnju čelika u Uniji.
Otpornost na toplinski šok dijatomejskog praha na bazi vatrogasnih materijala nadmašuje one od tradicionalnih materijala. Toplinski šok, koji nastaje pri naglim promjenama temperature, kao što su pokretanje i zaustavljanje peći, često uzrokuje pukotine u vatrogasnim oblogama. Međutim, porozna struktura dijatomejskog praha djeluje kao jastuk, učinkovito apsorbirajući toplinski napon i smanjujući stvaranje pukotina. Rigorozni testovi pokazali su da vatrogasne opeke na bazi dijatomejskog praha mogu izdržati 50-60 toplinskih ciklusa, koji uključuju zagrijavanje od 20°C do 1000°C, a zatim hlađenje natrag na 20°C, bez pojave pukotina. U usporedbi, opeke od vatrogasnog gline izdrže samo 30-40 takvih toplinskih ciklusa. Ova izvrsna otpornost na toplinski šok posebno je vrijedna za peći s diskontinuiranim procesom, poput keramičkih peći, koje imaju česte fluktuacije temperature. Proizvođač keramike u Italiji uveo je obloge od modificiranog vatrogasnog materijala s dodatkom dijatomejskog praha za svoje peći za glazuru i zabilježio izvanredno produljenje vijeka trajanja obloga za 60%. To ne samo da je smanjilo učestalost zamjene opeka, već je također doprinijelo značajnom uštedi troškova i poboljšanju operativne učinkovitosti.
Lagana priroda vatrootpornih materijala na bazi dijatomejskog praha nudi jasne prednosti u smislu smanjenja strukturnog opterećenja peći. Tradicionalni vatrootporni oblozi često su gusti i teški, što zahtijeva ojačane okvire peći kako bi poduprli njihovu težinu. Nasuprot tome, vatrootporni materijali na bazi dijatomejskog praha imaju relativno nisku volumnu masu, u rasponu od 0,8–1,2 g/cm³, nasuprot 1,8–2,2 g/cm³ za vatroglinaste vatrootporne materijale. Ovo značajno smanjenje gustoće rezultira smanjenjem težine obloga peći za 40–50%. Manja težina vatrootpornih materijala na bazi dijatomejskog praha omogućuje projektiranje i izgradnju lakših i ekonomičnijih konstrukcija peći. Na primjer, mala radionica za termičku obradu metala prešla je s obloga od vatrogline na vatrootporne materijale na bazi dijatomejskog praha i uspjela smanjiti veličinu okvira svoje peći. Ova strategijska promjena rezultirala je odmahšnjim smanjenjem početnih troškova izgradnje za 25%, što pokazuje praktične i ekonomske prednosti korištenja laganih vatrootpornih materijala na bazi dijatomejskog praha.
Prašak od dijatomite pokazuje izvrsnu kompatibilnost s drugim vatrootpornim materijalima, zbog čega je vrlo prilagodljiv za ugradnju u postojeće formulacije. Bez problema se može miješati s materijalima poput vatroglini, aluminijem ili magnezijem kako bi se postigao pravi balans između toplinske izolacije, čvrstoće i otpornosti na visoke temperature. U visokotemperaturnim pećima koje rade na temperaturama iznad 1400°C, dodavanje 10-15% praška od dijatomite aluminijskim vatrootpornim materijalima može poboljšati izolacijska svojstva bez gubitka stabilnosti na visokim temperaturama. Kod vatrootpornih žbuka, prašak od dijatomite poboljšava obradivost i prianjanje, osiguravajući čvrste spojeve između vatrootpornih opeka. Ovo čvrsto prianjanje znatno smanjuje gubitak topline kroz pukotine, dodatno optimizirajući rad vatrootpornih obloga.
Upotreba dijatomite u vatrootpornim materijalima donosi i značajne ekološke prednosti. Smanjenjem gubitaka topline iz peći, ona učinkovito smanjuje emisiju stakleničkih plinova. Cimentne peći koje koriste vatrootporne materijale na bazi dijatomite emitiraju 25-30% manje CO₂ u odnosu na one s tradicionalnim oblogama, čime doprinose održivijem i ekološkiji industrijskom procesu. Osim toga, iskorišteni vatrootporni materijali na bazi dijatomite mogu se reciklirati, bilo u niskokvalitetne vatrootporne materijale pogodne za manje zahtjevne primjene poput obloga spaljivača, ili kao agregat u građevinskim materijalima. Mogućnost reciklaže pomaže u smanjenju otpada na odlagalištima, potičući kružnu ekonomiju unutar industrije vatrootpornih materijala.
Zaključno, prah od dijatomite čvrsto se utemeljio kao ključan materijal u industriji vatrootpornih materijala. Njegova izvrsna toplinska izolacija, visoku temperaturnu stabilnost i otpornost na termičke šokove, uz lagana svojstva, kompatibilnost s drugim vatrootpornim materijalima te ekološke prednosti čine ga preferiranim izborom za širok spektar industrijskih primjena, uključujući peći, sušionike i spaljivače. Kako industrije diljem svijeta i dalje daju prioritet smanjenju troškova energije i smanjenju emisija ugljičnog dioksida, potražnja za vatrootpornim prahom od dijatomite bit će značajno povećana na globalnim tržištima.
