Bahan-bahan refraktori memainkan peranan utama dalam relau industri, ketuhar, dan insinerator, yang memerlukan kestabilan suhu tinggi dan keupayaan penebatan haba yang luar biasa. Serbuk diatomit, yang dicirikan oleh kandungan silika tinggi (≥85%), konduktiviti haba rendah, dan rintangan kejutan haba yang sangat baik, telah muncul sebagai komponen penting dalam campuran refraktori. Bahan unik ini meningkatkan kecekapan penebatan secara ketara, memperpanjang jangka hayat lapisan refraktori, serta mengurangkan penggunaan tenaga dalam proses industri suhu tinggi.
Pengeluaran serbuk diatomit gred refraktori melibatkan pemprosesan suhu tinggi khusus yang bertujuan mengoptimumkan sifat terma bahan tersebut. Proses ini bermula dengan pencucian bijih diatomit mentah bagi mengeluarkan bendasing seperti tanah liat, oksida besi, dan bahan-bahan lain yang berpotensi mengganggu kestabilan pada suhu tinggi. Selepas itu, bijih dikalsinasi pada suhu antara 900-1200°C. Proses kalsinasi ini menyebabkan sedikit pensinteran zarah silika, menghasilkan peningkatan kekerasan dan pengurangan keliangan daripada 70-80% dalam serbuk yang tidak dikalsinasi kepada 50-60%, sambil mengekalkan struktur penebat utamanya. Bijih yang telah dikalsinasi kemudian digiling untuk menghasilkan serbuk dengan saiz zarah yang biasanya berada dalam julat 20-60 μm. Zarah yang lebih kasar (40-60 μm) kebanyakannya digunakan dalam lapisan refraktori pukal, manakala zarah yang lebih halus (20-30 μm) dimasukkan ke dalam simen refraktori atau mortar. Sesetengah gred diatomit serbuk lanjutan menjalani rawatan tambahan dengan alumina (Al₂O₃) untuk meningkatkan rintangan rayapan, meminimumkan ubah bentuk di bawah suhu tinggi dan keadaan beban.
Salah satu kelebihan utama serbuk diatomit dalam aplikasi refraktori adalah sifat penebat haba yang luar biasa. Struktur berliangnya yang dipenuhi dengan banyak ruang udara menyumbang kepada kekonduksian haba yang sangat rendah. Pada suhu bilik, kekonduksian haba refraktori berbasis serbuk diatomit berada dalam julat 0.15-0.25 W/(m·K), dan walaupun pada suhu 1000°C, nilainya tetap rendah iaitu 0.30-0.40 W/(m·K). Ini adalah jauh lebih rendah berbanding bahan refraktori tradisional seperti tanah liat tahan api yang mempunyai kekonduksian haba 0.80-1.0 W/(m·K), atau alumina dengan julat 1.5-2.0 W/(m·K). Akibatnya, lapisan refraktori yang mengandungi serbuk diatomit dapat mengurangkan kehilangan haba dari ketuhar sebanyak 30-40%, seterusnya menjimatkan penggunaan tenaga untuk pemanasan secara ketara. Sebagai contoh, sebuah ketuhar simen di India telah membuat penggantian strategik dengan menggantikan 25% lapisan refraktori tanah liat tahan api dengan refraktori berbasis serbuk diatomit. Hasilnya sungguh menakjubkan, penggunaan gas asli berjaya dikurangkan sebanyak 28% kerana ketuhar berjaya mengekalkan suhu operasinya pada 1450°C dengan input bahan api yang lebih sedikit. Dalam tempoh setahun, ini memberi penjimatan sebanyak $150,000 dalam kos tenaga, menunjukkan manfaat ekonomi yang besar dengan menggunakan serbuk diatomit dalam aplikasi refraktori.
Kestabilan pada suhu tinggi merupakan satu lagi kelebihan utama yang ditawarkan oleh serbuk diatomit dalam bahan tahan api. Komposisi berasaskan silika memberikannya takat lebur yang tinggi iaitu 1713°C, manakala proses pengiraian pada suhu 900-1200°C memastikan ia mengekalkan integriti strukturnya walaupun pada suhu sehingga 1400°C. Ini menjadikannya pilihan ideal untuk kebanyakan relau industri, yang biasanya beroperasi dalam julat suhu 800-1400°C. Berbeza dengan bahan penebat organik yang terurai pada suhu melebihi 300°C, serbuk diatomit kekal stabil dalam keadaan suhu tinggi, secara berkesan mengelakkan kegagalan lapisan dan pencemaran bahan yang diproses. Dalam relau pemanasan semula keluli, yang beroperasi pada suhu antara 1200-1300°C, bata tahan api yang mengandungi 30% serbuk diatomit menunjukkan ketahanan yang luar biasa, mengekalkan bentuk dan sifat penebatannya selama 18-24 bulan. Ini merupakan perbezaan ketara berbanding bata tanah api biasa, yang hanya mempunyai jangka hayat selama 12-15 bulan. Jangka hayat yang lebih panjang bagi bahan tahan api berbasis serbuk diatomit dalam relau pemanasan semula keluli ini bermaksud selang penyelenggaraan yang lebih panjang dan pengurangan masa pemberhentian untuk kerja-kerja pembaikan relau, satu faktor kritikal bagi kilang keluli yang beroperasi secara berterusan sepanjang masa.
Rintangan terhadap kejutan terma bagi refraktori berasaskan serbuk diatomit melebihi bahan tradisional. Kejutan terma, yang berlaku semasa perubahan suhu yang pantas seperti ketika permulaan dan pemberhentian relau, kerap menyebabkan lapisan refraktori retak. Walau bagaimanapun, struktur berliang serbuk diatomit bertindak sebagai penampan, secara berkesan menyerap tekanan terma dan mengurangkan pembentukan retakan. Ujian yang teliti menunjukkan bahawa batu bata refraktori berasaskan serbuk diatomit mampu menahan 50-60 kitaran terma, iaitu pemanasan daripada 20°C hingga 1000°C dan penyejukan semula kepada 20°C, tanpa mengalami retakan. Sebagai perbandingan, batu bata tanah liat tahan api hanya mampu menahan 30-40 kitaran terma sedemikian. Rintangan kejutan terma yang unggul ini amat bernilai bagi relau proses kelompok, seperti kiln seramik, yang mengalami fluktuasi suhu yang kerap. Sebuah pengeluar seramik di Itali telah menggunakan lapisan refraktori yang diubahsuai dengan serbuk diatomit untuk kiln glisnya dan mencatatkan peningkatan ketara sebanyak 60% dalam jangka hayat lapisan tersebut. Ini tidak sahaja mengurangkan kekerapan penggantian batu bata, malah turut menyumbang kepada penjimatan kos yang besar serta peningkatan kecekapan operasi.
Sifat ringan bahan refraktori berbasis serbuk diatomit memberikan kelebihan tersendiri dari segi mengurangkan beban struktur pada relau. Lapisan refraktori tradisional biasanya padat dan berat, memerlukan rangka relau yang diperkukuh untuk menampung beratnya. Sebaliknya, bahan refraktori berbasis serbuk diatomit mempunyai ketumpatan pukal yang relatif rendah, iaitu antara 0.8-1.2 g/cm³, berbanding 1.8-2.2 g/cm³ untuk bahan refraktori tanah liat tahan api. Penurunan ketumpatan yang ketara ini menghasilkan pengurangan sebanyak 40-50% dalam berat lapisan relau. Berat yang lebih ringan pada bahan refraktori berbasis serbuk diatomit membolehkan rekabentuk dan pembinaan struktur relau yang lebih ringan serta lebih berpatutan dari segi kos. Sebagai contoh, sebuah bengkel kecil rawatan haba logam telah bertukar daripada lapisan tanah liat tahan api kepada bahan refraktori berbasis serbuk diatomit dan berjaya mengurangkan saiz rangka relaunya. Perubahan strategik ini membawa kepada pengurangan segera sebanyak 25% dalam kos pembinaan awal, menunjukkan manfaat praktikal dan ekonomi menggunakan bahan refraktori berbasis serbuk diatomit yang ringan.
Serbuk diatomit menunjukkan keserasian yang sangat baik dengan bahan refraktori lain, menjadikannya sangat mudah disesuaikan untuk diintegrasikan ke dalam formulasi sedia ada. Ia boleh dicampurkan dengan sekata bersama bahan seperti tanah liat tahan api, alumina, atau magnesia untuk mencapai keseimbangan yang sesuai antara penebatan, kekuatan, dan rintangan suhu. Dalam relau suhu tinggi yang beroperasi melebihi 1400°C, pencampuran 10-15% serbuk diatomit ke dalam refraktori alumina dapat meningkatkan sifat penebatan tanpa mengorbankan kestabilan pada suhu tinggi. Dalam mortar refraktori, serbuk diatomit memperbaiki kemudahan kerja dan pelekatannya, memastikan sambungan yang ketat antara bata refraktori. Ikatan yang rapat ini secara signifikan mengurangkan kehilangan haba melalui celah, seterusnya mengoptimumkan prestasi lapisan refraktori.
Penggunaan serbuk diatomit dalam bahan rintang api juga membawa manfaat alam sekitar yang ketara. Dengan mengurangkan kehilangan haba daripada relau, ia secara berkesan mengurangkan pelepasan gas rumah hijau. Kilang simen yang menggunakan bahan rintang api berasaskan serbuk diatomit membebaskan 25-30% kurang CO₂ berbanding yang menggunakan lapisan tradisional, menyumbang kepada proses perindustrian yang lebih mampan dan mesra alam. Selain itu, bahan rintang api berasaskan serbuk diatomit yang telah digunakan boleh dikitar semula, sama ada menjadi bahan rintang api gred rendah yang sesuai untuk aplikasi kurang mencabar seperti lapisan insinerator atau sebagai agregat dalam bahan binaan. Keupayaan kitar semula ini membantu meminimumkan sisa yang dibuang di tapak pelupusan, mempromosikan ekonomi bulatan dalam industri bahan rintang api.
Secara kesimpulannya, serbuk diatomit telah meneguhkan dirinya sebagai bahan penting dalam industri refraktori. Keupayaan penebatan haba yang unggul, kestabilan suhu tinggi, rintangan terhadap kejutan haba, serta sifatnya yang ringan, keserasian dengan bahan refraktori lain, dan faedah dari segi alam sekitar menjadikannya pilihan utama bagi pelbagai aplikasi industri, termasuk ketuhar, relau, dan insinerator. Dengan industri di seluruh dunia terus mengutamakan pengurangan kos tenaga dan pengurangan pelepasan karbon, permintaan terhadap serbuk diatomit gred refraktori dijangka mengalami pertumbuhan yang ketara di pasaran global.
×
