انواع فیوزدآلومینای قهوه‌ای

فیوزدآلومینای قهوه‌ای عمدتا در دو نوع معمولی یا تیتانیا بالا و نیمه‌ترد یا تیتانیا کم تولید می‌شود. غلظت TiO₂ در نوع تیتانیا بالا، 5/3 – 3 درصد و در تیتانیا کم، 7/2 – 2 درصد است. مقدارسیلیس نیز در نوع معمولی بالاتر است. برای فیوزدآلومینای قهوه‌ای نیمه‌ترد، محتوای SiO₂ کمتر از 1 درصد  و معمولا حدود 5/0 درصد است. معمولا نوع دوم از این ماده، سخت‌تر است و بیشتر در کوره‌های بلوکی ساخته می‌شود. در گذشته از این ماده برای ساینده‌های سنگین و پوشش‌داده‌شده استفاده شده است. به‌تدریج فیوزدآلومینای قهوه‌ای معمولی، کم‌اهمیت‌تر شده و نوع تیتانیا کم، در حال فراگیری است. کوره‌های پیوسته بزرگ با توان ورودی 14000 کیلووات برای تولید محصول با تیتانیای کم استفاده می‌شود.

مراحل تولید فیوزد آلومینای قهوه‌ای

در کارخانه تولید فیوزدآلومینای قهوه‌ای، بوکسیت کلسینه‌شده از طریق راه‌آهن یا کامیون‌های کمپرسی عرضه می‌شود. نوار نقاله‌ها و آسانسورهای کاسه‌ای، بوکسیت را به بالای سیلوهای بتنی حمل می‌کنند که هر کدام حدود 1000 تن ظرفیت دارند. بوکسیت از سیلوها به داخل سطل‌های ذخیره‌سازی ریخته می‌شود. تمام مواد بر روی ترازو وزن می‌شوند. تسمه نقاله جمع‌کننده مواد را از ترازو می‌گیرد و آن‌ها را در یک میکسر پیمانه‌ای چرخان می‌ریزد. مواد از میکسر توسط آسانسور کاسه‌ای و نوار نقاله، به مخازن تغذیه کوره منتقل می‌شوند. کوره دارای ورودی 3500 کیلووات است. یک شارژ معمولی شامل بوکسیت سورینام به مقدار 1000 کیلوگرم، بورینگ‌های آهنی به مقدار 146 کیلوگرم، کک به مقدار 40 کیلوگرم و ریورت‌ها به مقدار 600 -100 کیلوگرم است. به جای بوکسیت سورینام می‌توان از سایر بوکسیت‌های ذکرشده در جدول زیر به‌تنهایی یا به صورت ترکیبی استفاده کرد.

شارژ از دو یا چند مخزن تغذیه، که در بالای سر در دو طرف کوره قرار دارند، به یک تسمه کوتاه که به یک مخزن قیفی‌شکل تخلیه می‌شود، تغذیه می‌شود. از این مخزن، شارژ به یک لوله در حال چرخش جریان می‌یابد. این لوله را می‌توان توسط اپراتور به دور الکترودها با زاویه 150 درجه چرخاند و درنتیجه کوره را قادر می‌سازد تا در تمام نقاط حیاتی شارژ شود. قسمت جلویی یک کوره 3500 کیلوواتی در شکل زیر به همراه دهانه و قالب نشان داده شده است. قالب‌ها می‌توانند دو لایه باشند. قالب‌های آستردار دارای یک پوسته فولادی 25 میلی‌متری با آستر 200 – 100 میلی‌متری از کربن پخته‌شده یا مخلوطی از بوکسیت کلسینه‌شده، خاک رس، آنتراسیت و چسب هستند. این قالب‌ها نیازی به خنک‌کننده آب ندارند. قالب‌های ساده، مشابه قالب‌های مولایت، با آب خنک می‌شوند و نیازی به آستر ندارند. در مواقعی که فروسیلیس مورد انتظار است نمی‌توان از قالب‌های ساده استفاده کرد. در تولید فیوزد آلومینا قهوه‌ای نیمه‌ترد، استفاده از قالب‌های کربنی یک ضرورت مطلق است. قالب‌های ساده، تا 15 تن از این نوع آلومینا را در خود جای می‌دهند که در 10 – 5 دقیقه پر می‌شوند و حداقل برای 9 سال کار می‌کنند.

سطح مقطع یک کوره فیوزدآلومینای قهوه‌ای در شکل زیر نشان داده شده است. آستر گرافیتی، از آلومینای منجمدشده در یک پوسته فولادی تشکیل شده است که دو مایع مجزا را درون خود جای می‌دهد: سرباره آلومینا قهوه‌ای روشن‌تر در بالا و فروسیلیس سنگین‌تر در پایین. نسبت سرباره به فلز با مواد خام اولیه متفاوت است، اما معمولا این نسبت 1:9 تا 2:8 است. بنابراین فروسیلیس انباشته می‌شود و باید گهگاهی تخلیه شود. به عنوان مثال، در یک کوره 3500 کیلووات، این اتفاق پس از ریختن چهار تا پنج سرباره آلومینا که هر کدام حدود 5 تن وزن دارند، رخ می‌دهد. پس از پرشدن، قالب‌های آستردار به مدت دو سه روز سرد می‌شوند و پس از آن شمش‌ها تخلیه می‌شوند. در قالب‌های بدون آستر یا ساده، قالب توسط آب به مدت 24 – 16 ساعت قبل از تخلیه شمش‌ها خنک می‌شود. سپس شمش‌های خروجی به مدت دو روز دیگر در کف خنک‌کننده، توسط هوا خنک می‌شوند.

شمش‌ها توسط یک توپ فولادی به قطعات بزرگ شکسته می‌شوند و قطعات کمتر از 400 میلی‌متر به یک سنگ‌شکن فکی بزرگ تغذیه می‌شوند تا به اندازه کمتر از 150 میلی‌متر، شکسته شوند. مواد خردشده از یک تسمه مرتب‌سازی عبور می‌کنند که در آن قطعات متخلخل، فروسیلیکون و غیره با دست جدا می‌شوند. سپس مواد خام مرتب‌شده به سنگ‌شکن‌های چرخشی وارد می‌شود تا اندازه آن به کمتر از 75 میلی‌متر کاهش یابد. سپس روی یک جداکننده مغناطیسی می‌روند که فروسیلیس را حذف می‌کند. مواد در یک سیلو جمع‌آوری می‌شوند که از آن فیوزدآلومینای قهوه‌ای خام، درون کامیون‌ها یا واگن‌های راه‌آهن تخلیه می‌شود تا به کارخانه فرآوری منتقل شود. در کارخانه، مواد خام با اندازه کمتر از 75 میلی‌متر به یک سنگ‌شکن فکی مخصوص تغذیه می‌شود. از آنجا، مواد روی الک می‌شود تا اندازه‌های کوچک حذف شود. قطعات بزرگ از الک به سنگ‌شکن‌های غلتکی تغذیه می‌شوند. سپس به منظور کروی‌شدن قطعات، مواد به سنگ‌شکن ضربه‌ای یا آسیاب گلوله‌ای وارد می‌شود. سپس مواد از یک جداکننده مغناطیسی عبور می‌کنند تا آهن جمع‌شده طی کاهش اندازه قطعات، حذف شود. پس از آن، مواد بار دیگر از روی الک عبور داده می‌شوند تا اندازه دانه نهایی به‌دقت به دست آید. در آخر، این مواد به تولیدکنندگان محصولات ساینده‌ چسبانده‌شده و روکش‌شده فروخته می‌شود.

شکل زیر، نمودار تولید فیوزدآلومینای قهوه‌ای نیمه‌ترد حاصل از بوکسیت کلسینه‌شده را نشان می‌دهد. به‌استثنای آلومینای مونوکریستال، روند کار پس از واردشدن مواد به کوره، اساسا برای تمام مواد فیوزدآلومینای خام مطابق نمودار است.

فیوزدآلومینای نیمه‌ترد سردشده در قالب کربنی، فیوزدآلومینای خام با اندازه کریستال متوسط 1600 میکرومتر تولید می‌کند. اگر ماده خام با همان ترکیب، یا 5/0 درصد مقدار سیلیس بیشتر، در قالب‌های فولادی خنک‌شونده با آب، فیوزدآلومینای خام با اندازه کریستال ریزتر تولید می‌کند که مقاومت به شکست بیشتری دارد.