Ugunsizturīgie materiāli ir nozīmīgi rūpniecisko krāšņu, kabeļu un sadegšanas iekārtu darbībā, jo tie prasa izcilu augstas temperatūras stabilitāti un siltumizolācijas spējas. Diatomeju pulveris, ko raksturo augsts silīcija saturs (≥85%), zema siltumvadītspēja un lieliska termošoka izturība, ir kļuvis par neatņemamu sastāvdaļu ugunsizturīgo materiālu formulēs. Šis unikālais materiāls būtiski uzlabo izolācijas efektivitāti, pagarinās ugunsizturīgo apšuvumu kalpošanas laiku un samazina enerģijas patēriņu augstas temperatūras rūpnieciskajos procesos.
Ugunsizturīgas klases diatomiņu miltu ražošanā tiek izmantota specializēta augstas temperatūras apstrāde, kuras mērķis ir optimizēt tās termiskās īpašības. Process sākas ar izejvielas — diatomiņu ieža — mazgāšanu, lai noņemtu piemaisījumus, piemēram, mālu, dzelzs oksīdus un citas vielas, kas varētu negatīvi ietekmēt stabilitāti augstās temperatūrās. Pēc tam iežs tiek kalcinēts temperatūrās no 900–1200 °C. Šis kalcinēšanas process izraisa nelielu silīcija daļiņu sintēzi, palielinot cietību un samazinot porozitāti no 70–80% nekalcinētajos miltos līdz 50–60%, vienlaikus saglabājot būtisko izolējošo struktūru. Kalcinēto iežu pēc tam sasmalcina pulverī, kura daļiņu izmēri parasti ir diapazonā no 20–60 μm. Rupjākas daļiņas (40–60 μm) galvenokārt tiek izmantotas masīvās ugunsizturīgās apdares slāņos, savukārt smalkākas daļiņas (20–30 μm) tiek iekļautas ugunsizturīgos cementos vai javās. Dažas uzlabotas diatomiņu miltu markas tiek papildus apstrādātas ar alumīna oksīdu (Al₂O₃), lai uzlabotu izkļūšanas pretestību, minimizējot deformāciju augstās temperatūrās un slodzes apstākļos.
Viena no galvenajām diatomīta pulvera priekšrocībām ugunsizturīgo materiālu lietojumos ir tā izcila termoizolācijas īpašības. Tā porainā struktūra, kas piepildīta ar daudziem gaisa kabatiņām, nodrošina ļoti zemu termiskās vadītspējas rādītāju. Telpas temperatūrā termiskās vadītspējas koeficients diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgajiem materiāliem ir 0,15–0,25 W/(m·K), bet pat 1000 °C temperatūrā tas paliek salīdzinoši zems — 0,30–0,40 W/(m·K). Tas ir ievērojami zemāks nekā tradicionāliem ugunsizturīgiem materiāliem, piemēram, uguns mālai, kuras termiskā vadītspēja ir 0,80–1,0 W/(m·K), vai alumīnijam ar 1,5–2,0 W/(m·K). Rezultātā ugunsizturīgo apšuvumu ar diatomīta pulveri var samazināt siltuma zudumus no krāsnīm par 30–40%, kas noved pie ievērojama energoizmaksu samazinājuma sildīšanai. Piemēram, cementa ceplim Indijā tika stratēģiski nomainīti 25% no uguns mālas apšuvuma uz diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgo materiālu. Rezultāts bija ievērojams — dabasgāzes patēriņš samazinājās par 28%, jo ceplis uzturēja darba temperatūru 1450 °C, izmantojot mazāk degvielas. Vienā gadā tas nozīmēja 150 000 USD ietaupījumu enerģijas izmaksās, uzsvērot diatomīta pulvera lielo ekonomisko labumu ugunsizturīgo materiālu lietojumos.
Augstas temperatūras stabilitāte ir vēl viena būtiska diatomīta pulvera priekšrocība ugunsizturīgajos materiālos. Tā silīcija bāzes sastāvs nodrošina augstu kušanas temperatūru — 1713°C, bet kalcinēšana 900–1200°C temperatūrā garantē struktūras integritāti pat līdz 1400°C temperatūrai. Tas padara to par ideālu izvēli lielākajai daļai rūpniecisko krāšņu, kas parasti darbojas 800–1400°C temperatūras diapazonā. Atšķirībā no organiskajiem izolācijas materiāliem, kas sadalās virs 300°C temperatūras, diatomīta pulveris saglabā stabilitāti augstās temperatūrās, efektīvi novēršot apdari no sabrukšanas un apstrādājamo materiālu piesārņojumu. Tērauda pārsildes krāsnīs, kas darbojas 1200–1300°C temperatūrā, ugunsizturīgie ķieģeļi, kas satur 30% diatomīta pulvera, demonstrē ievērojamu izturību, uzturot savu formu un izolācijas īpašības 18–24 mēnešus. Tas ir ievērojams kontrasts ar standarta ugunsizturīgiem māla ķieģeļiem, kuru kalpošanas laiks ir tikai 12–15 mēneši. Diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgo materiālu pagarinātais kalpošanas laiks tērauda pārsildes krāsnīs nozīmē ilgākas apkopes intervālas un samazinātu remontu dēļ nepieciešamo laiku, kas ir būtisks faktors tērauda celtņiem, kas darbojas nepārtraukti visu diennakti.
Diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgo materiālu termošoka izturība pārsniedz tradicionālo materiālu īpašības. Termošoks, kas rodas ātru temperatūras svārstību laikā, piemēram, krāsns ieslēgšanas un izslēgšanas procesā, bieži izraisa ugunsizturīgo apšuvumu plaisāšanu. Tomēr diatomīta pulvera porainā struktūra darbojas kā buferis, efektīvi absorbējot termisko spriegumu un minimizējot plaisu veidošanos. Rūpīgi testi ir parādījuši, ka diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgās ķieģeļu sienas iztur 50–60 termociklus, kas ietver sildīšanu no 20°C līdz 1000°C un pēc tam atdzesēšanu atpakaļ līdz 20°C, neveidojot plaisas. Salīdzinājumā uguns māla ķieģeļi iztur tikai 30–40 šādus termociklus. Šī labākā termošoka izturība ir īpaši vērtīga partijas procesa krāsnīm, piemēram, keramikas ceplakos, kuras piedzīvo biežas temperatūras svārstības. Keramikas ražotājs Itālijā ieviesa diatomīta pulvera modificētas ugunsizturīgas apšuvumus savām glazēšanas krāsnīm un novēroja ievērojamu 60% ilgtspējīguma palielināšanos. Tas ne tikai samazināja ķieģeļu nomaiņas biežumu, bet arī veicināja ievērojamas izmaksu taupīšanas un uzlaboja ekspluatācijas efektivitāti.
Diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgo materiālu vieglums nodrošina acīmredzamas priekšrocības krāsns strukturālās slodzes samazināšanā. Tradicionālie ugunsizturīgie apšuvumi bieži ir blīvi un smagi, tādēļ to svars prasa pastiprinātu krāsns rāmi. Savukārt diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgajiem materiāliem ir salīdzinoši zema masas blīvums — no 0,8 līdz 1,2 g/cm³, salīdzinot ar 1,8–2,2 g/cm³ māla ugunsizturīgajiem materiāliem. Šis ievērojamais blīvuma samazinājums rezultātā rada 40–50 % mazāku krāsns apšuvumu svaru. Diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgo materiālu zemāks svars ļauj izstrādāt un būvēt vieglākas, rentablākas krāsns konstrukcijas. Piemēram, neliela metāla termoapstrādes darbnīca pārgāja no māla apšuvuma uz diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgo materiālu un spēja samazināt savu krāsns rāmi. Šī stratēģiskā izmaiņa deva nekavējošu 25 % samazinājumu sākotnējās būvniecības izmaksās, demonstrējot praktiskās un ekonomiskās priekšrocības, izmantojot vieglās diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgos materiālus.
Diatomīta pulveris demonstrē lielisku saderību ar citiem ugunsizturīgiem materiāliem, kas padara to ļoti pielāgojamu esošo formulējumu integrācijai. To var bez problēmām sajaukt ar tādiem materiāliem kā ugunsizturīgā māla, alumīna oksīds vai magnēzija oksīds, lai panāktu pareizu līdzsvaru starp izolāciju, izturību un temperatūras noturību. Augstas temperatūras krāsnīs, kas darbojas virs 1400°C, 10–15% diatomīta pulvera pievienošana alumīna ugunsizturīgajiem materiāliem uzlabo izolācijas īpašības, neupeldot augstas temperatūras stabilitāti. Ugunsizturīgajos javos diatomīta pulveris uzlabo apstrādājamību un līmētspēju, nodrošinot ciešu savienojumu starp ugunsizturīgajām ķieģeļu rindām. Šāda cieša saistība ievērojami samazina siltuma zudumus caur spraugām, vēl vairāk optimizējot ugunsizturīgo apšuvumu veiktspēju.
Diatomīta pulvera izmantošana ugunsizturīgajos materiālos dod arī ievērojamas vides priekšrocības. Samazinot siltuma zudumus no krāsnīm, tas efektīvi samazina siltumnīcefekta gāzu emisijas. Cementa cepļu krāsnis, kas izmanto diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgos materiālus, izdala par 25–30 % mazāk CO₂ salīdzinājumā ar tradicionālajiem apvalkiem, tādējādi veicinot ilgtspējīgāku un videi draudzīgāku rūpniecisko procesu. Turklāt izmantotos diatomīta pulvera bāzes ugunsizturīgos materiālus var pārstrādāt, pārvēršot tos zemākas kvalitātes ugunsizturīgos materiālos, kas piemēroti mazāk prasīgām lietošanas jomām, piemēram, sadedzināšanas krāšņu apvalkos, vai arī kā pildvielu būvmaterialos. Šī pārstrādes iespēja palīdz minimizēt atkritumu daudzumu poligonos, veicinot aprites ekonomiku ugunsizturīgo materiālu rūpniecībā.
Kopsavilkumā var teikt, ka diatomeju pulveris ir ieņēmis stingru vietu kā būtisks materiāls ugunsizturīgo materiālu rūpniecībā. Tā pārākā termoizolācija, augstas temperatūras stabilitāte un termošoka izturība, apvienojumā ar zemo svaru, savietojamību ar citiem ugunsizturīgiem materiāliem un vides priekšrocībām, padara to par iecienītu izvēli plašā rūpniecisku pielietojumu jomā, tostarp krāsnīs, ceplīs un sadegšanas katlos. Tā kā visā pasaulē rūpniecība turpina prioritāti piešķirt enerģijas izmaksu samazināšanai un oglekļa emisiju ierobežošanai, prasība pēc ugunsizturīgam lietojumam paredzēta diatomeju pulvera pasaules tirgos gaidāma ievērojami pieaugs.
×
