Ildfast materiale spiller en sentral rolle i industriovner, ugnar og forbrenningsanlegg, og stiller krav til fremragende høytemperaturstabilitet og varmeisolasjonsevne. Diatomepulver, kjennetegnet ved sitt høye kisinnhold (≥85 %), lav varmeledningsevne og utmerket motstand mot termisk sjokk, har blitt en uunnværlig komponent i ildfaste sammensetninger. Dette unike materialet forbedrer isolasjonseffekten betydelig, forlenger levetiden til ildfaste belegg og reduserer energiforbruket i høytemperatur-industriprosesser.
Produksjonen av refraktærgradert diatomitt pulver innebærer spesialisert høytemperaturbehandling som er rettet mot optimalisering av dens termiske egenskaper. Reisen starter med vasking av rå diatomittmalm for å fjerne urenheter som leire, jernoksyder og andre stoffer som potensielt kan kompromittere høytemperaturstabiliteten. Deretter gjennomgår malmen kalsinering ved temperaturer mellom 900-1200°C. Denne kalsineringsprosessen fører til en svak sintering av silikapartiklene, noe som resulterer i økt hardhet og en reduksjon i porøsitet fra 70-80 % i ukalsinert pulver til 50-60 %, samtidig som den essensielle isoleringsstrukturen beholdes. Den kalsinerte malmen blir deretter knust for å produsere et pulver med partikkelførstørrelser som vanligvis ligger innenfor 20-60 μm området. Grovere partikler (40-60 μm) brukes hovedsakelig i bulk refraktære foringer, mens finere partikler (20-30 μm) blir tatt i bruk i refraktære sementer eller mørtler. Noen avanserte kvaliteter av diatomitt pulver gjennomgår ytterligere behandling med aluminiumoksid (Al₂O₃) for å forbedre motstand mot varmeflyt, og dermed redusere deformasjon under høye temperaturer og belastningsforhold.
En av de viktigste fordelene med diatomepulver i varmeisolerende anvendelser er dets eksepsjonelle termiske isolasjonsegenskaper. Den porøse strukturen, fylt med mange luftlommer, fører til en bemerkelsesverdig lav varmeledningsevne. Ved romtemperatur måler varmeledningsevnen for varmeisolerende materialer basert på diatomepulver 0,15–0,25 W/(m·K), og selv ved 1000 °C forblir den relativt lav på 0,30–0,40 W/(m·K). Dette er betydelig lavere sammenlignet med tradisjonelle varmeisolerende materialer som fyreskjær, som har en varmeledningsevne på 0,80–1,0 W/(m·K), eller aluminiumoksid med 1,5–2,0 W/(m·K). Som et resultat kan varmeisolerende belegg som inneholder diatomepulver redusere varmetap fra ovner med imponerende 30–40 %, noe som fører til betydelige reduksjoner i energiforbruk til oppvarming. For eksempel gjennomførte en sementovn i India en strategisk erstatning ved å bytte ut 25 % av sitt fyreskjærbaserte varmeisolerende belegg med varmeisolerende materiale basert på diatomepulver. Resultatet var imponerende, med en reduksjon i naturgassforbruk på 28 %, ettersom ovnen kunne opprettholde sin driftstemperatur på 1450 °C med mindre drivstofftilførsel. I løpet av ett år resulterte dette i besparelser på 150 000 USD i energikostnader, noe som understreker de betydelige økonomiske fordelene ved bruk av diatomepulver i varmeisolerende anvendelser.
Høytemperaturstabilitet er en annen viktig fordel som diatomepulver gir i varmeisolerende materialer. Dets silikabaserte sammensetning gir det et høyt smeltepunkt på 1713 °C, og kalsineringsprosessen ved 900–1200 °C sikrer at det beholder sin strukturelle integritet selv ved temperaturer opp til 1400 °C. Dette gjør det til et ideelt valg for de fleste industriovner, som typisk opererer innenfor temperaturområdet 800–1400 °C. I motsetning til organiske isolasjonsmaterialer som brytes ned ved temperaturer over 300 °C, forblir diatomepulver stabilt under høytemperaturforhold, og effektivt forhindrer sammenbrudd av lining og forurensning av bearbeidede materialer. I ståloppvarmingsovner, som opererer ved temperaturer mellom 1200–1300 °C, viser refraktære murstein med 30 % diatomepulver bemerkelsesverdig holdbarhet ved å beholde sin form og isolasjonsegenskaper i 18–24 måneder. Dette står i skarp kontrast til vanlige lerbrannmursteiner, som har en levetid på bare 12–15 måneder. Den lengre levetiden til diatomepulverbaserte refraktærer i ståloppvarmingsovner fører til lengre vedlikeholdsintervaller og redusert nedetid for ovnhvile, en kritisk faktor for stålverk som opererer kontinuerlig døgnet rundt.
Motstandsevnen mot termisk sjokk for formelt baserte på diatomejordstøv overgår den til tradisjonelle materialer. Termisk sjokk, som oppstår ved rask temperaturforandring, for eksempel under opptening og nedkjøling av ovner, fører ofte til sprekkdannelse i formelbekledninger. Den porøse strukturen i diatomejordstøv virker imidlertid som en demper, og absorberer effektivt termisk spenning og reduserer sprekkdannelse. Strengt kontrollerte tester har vist at formelstein basert på diatomejordstøv tåler 50–60 termiske sykluser – der temperaturen heves fra 20 °C til 1000 °C og deretter senkes tilbake til 20 °C – uten å utvikle sprukne. I sammenligning tåler kaolinstens kun 30–40 slike sykluser. Denne overlegne motstandsevnen mot termisk sjokk er spesielt verdifull for batch-prosessovner, som keramiske steinovner, som utsettes for hyppige temperatursvingninger. En keramikkprodusent i Italia innførte formelbekledninger modifisert med diatomejordstøv for sine glasuringsovner og opplevde en bemerkelsesverdig levetidsforlengelse på 60 %. Dette reduserte ikke bare behovet for stenskifting, men førte også til betydelige kostnadsbesparelser og bedre driftseffektivitet.
Den lette karakteren til diatomepulverbaserte ildfaste materialer gir klare fordeler når det gjelder å redusere strukturell belastning på ovner. Tradisjonelle ildfaste foringer er ofte tette og tunge, noe som krever forsterkede ovnrammer for å bære vekten. I motsetning til dette har diatomepulverbaserte ildfaste materialer en relativt lav bulktetthet, i området 0,8–1,2 g/cm³, sammenlignet med 1,8–2,2 g/cm³ for lerholdige ildfaste materialer. Denne betydelige reduksjonen i tetthet fører til en vektreduksjon på 40–50 % for ovnforinger. Den lavere vekten til diatomepulverbaserte ildfaste materialer gjør det mulig å designe og bygge lettere og mer kostnadseffektive ovnkonstruksjoner. For eksempel byttet et lite metallvarmebehandlingsverk fra lerholdig foring til diatomepulverbasert ildfast materiale og klarte dermed å redusere størrelsen på ovnrammen. Denne strategiske endringen førte til en umiddelbar reduksjon på 25 % i opprinnelige byggekostnader, noe som demonstrerer de praktiske og økonomiske fordelene ved bruk av lette diatomepulverbaserte ildfaste materialer.
Diatomitt pulver viser utmerket kompatibilitet med andre ildfaste materialer, noe som gjør det svært tilpassningsdyktig for integrering i eksisterende sammensetninger. Det kan blandes sømløst med materialer som ildleire, aluminiumoksid eller magnesiumoksid for å oppnå en rett balanse mellom isolasjon, styrke og temperaturmotstand. I høytemperaturovn som opererer over 1400 °C, kan tilsetting av 10–15 % diatomitt pulver i aluminiumoksidbaserte ildfaste materialer forbedre isolasjonsegenskapene uten å ofre høytemperaturstabilitet. I ildfaste mørtler forbedrer diatomitt pulver formbarhet og adhesjon, noe som sikrer tette fuger mellom ildfaste murstein. Denne tette bindingen reduserer varmetap gjennom sprekker betydelig, og optimaliserer ytelsen til ildfaste belegg ytterligere.
Bruken av diatomepulver i ildfaste materialer gir også betydelige miljøfordeler. Ved å redusere varmetap fra ovner, reduseres utslipp av klimagasser effektivt. Sementovner som bruker ildfaste materialer basert på diatomepulver, slipper ut 25–30 % mindre CO₂ sammenlignet med ovner med tradisjonelle foringer, noe som bidrar til en mer bærekraftig og miljøvennlig industriprosess. I tillegg kan brukte ildfaste materialer basert på diatomepulver resirkuleres, enten til lavkvalitets ildfaste materialer egnet for mindre krevende anvendelser som foring i forbrenningsanlegg, eller som tilslag i byggematerialer. Denne muligheten for resirkulering bidrar til å minimere avfall til deponering og fremmer en sirkulær økonomi innen ildfastindustrien.
Kort fortalt har diatomitt pulver seg som et viktig materiale innen refraktærindustrien. Dets overlegne varmeisolering, høytemperaturstabilitet og motstand mot varmesjokk, kombinert med sin lette natur, kompatibilitet med andre refraktærmaterialer og miljøfordeler, gjør det til et foretrukket valg for et bredt spekter av industrielle anvendelser, inkludert ovner, steinbrennere og forbrenningsanlegg. Ettersom industrier globalt fortsetter å prioritere reduksjon av energikostnader og reduksjon av karbonutslipp, er etterspørselen etter refraktært diatomitt pulver i ferd med å vokse betydelig på globale markeder.
