کلسیم سیلیکات

عایق های کلسیم سیلیکات (Calcium Silicate)

 

استاندارد: ASTM C 533

calcuim silicate II

 

سیلیکات کلسیم ماده ایست عایق با فرمول شیمیایی 2CaO.SiO2 (با نسبت های مختلف اکسیژن، کلسیم و سیلیس)که از سیلیکات کلسیم آبدار به همراه الیاف تقویت کننده تشکیل شده است. کلسیم سیلیکات برای اولین بار در سال 1950 از تکامل عایق های دما بالای دیگری چون کربنات منیزیم تهیه شد. در ابتدا از آزبست به عنوان الیاف تقویتی استفاده می شد. در سال 1972، به دلیل سمی بودن آزبست، تولیدکنندگان عایق به سمت الیاف های شیشه، گیاهی و پنبه ای روی آوردند. در دهه 1970، کلسیم سیلیکات بدون آزبست، به عنوان عایق حرارتی مناسب در بسیاری از پالایشگاه ها و پتروشیمی ها، استفاده شد.

سیلیکات کلسیم قالب گیری شده و به شکل مقاطع استاندارد به بازار عرضه می شود. مقاطع دایره ای عایق های سیلیکات کلسیم به شکل های نیم کره و یا قسمت هایی از کمان در بازار ارائه میشوند و ابعاد آنها به گونه ای است که اکثر لوله های استاندارد را میتوان به وسیله آنها عایق کاری نمود. همچنین بلوک های عایق سیلیکات کلسیم در ابعاد مختلف از 6 اینچ تا 18 اینچ در بازار موجود هستند. استاندارد ASTM C533 کلسیم سیلیکات را به سه گروه I و II و III تقسیم بندی می کند که نوع III بالاترین تحمل دمایی را دارد.

کلسیم سیلیکات به عنوان یکی از بهترین عایق های ضدآتش شناخته می شود. در صورتی که از سیلیکات کلسیم به عنوان عایق ضدآتش استفاده شود، معمولا آن را برروی سطح اسپری می کنند (روش اروپایی) و یا آن را به صورت روکش های نازک برروی سطح می کشند (روش آمریکایی). از آنجایی که سیلیکات کلسیم به آب و رطوبت حساس است و با آب واکنش می دهد، استفاده از روکش ها و پوشش های ضدرطوبت و ضدآب برروی آن اجباری است.

همچنین سیلیکات کلسیم یکی از مواد سازنده سرباره آهن در کوره ذوب و کوره بلند است و از آن در افزایش pH اسیدها استفاده می شود.

 

مشخصات عایق های کلسیم سیلیکات

مشخصه فیزیکی

توضیح

واحد

استاندارد

ساختار

قالب گیری شده

-

-

رنگ

سفید – زرد کم رنگ

-

-

بو

بی بو

-

ASTM E679

چگالی

220 - 350

[Kg/m3]

ASTM D1622

انعطاف پذیری

صلب

-

ASTM C209

استحکام فشاری

600×103

Pa – [N/m2]

ASTM C165 – C1621

محدوده دمای کاری

[+25] ̴ [+650]

[0C]

ASTM C 533

ضریب نفوذ رطوبت

N/A

Perm

ASTM E96

ضریب جذب رطوبت

N/A

% W/W

ASTM E96

ضریب انتقال حرارت در 240C

N/A

[W/m.0C]

ASTM C518 – ASTM C335

ضریب انتقال حرارت در 1000C

0.054

[W/m.0C]

ASTM C518 – ASTM C335

مقاومت در مقابل UV

خوب

-

ASTM D1171

انتشار اشتعال سطحی

Class I

-

ASTM E84 - BS 476 Part 7

مقاومت شیمیایی

خوب

-

-

 

مانند هر ماده دیگری در طبیعت، ضریب انتقال حرارت کلسیم سیلیکات نیز با افزایش دما افزایش می یابد. نمودار زیر افزایش ضریب انتقال حرارت کلسیم سیلیکات را نشان می دهد. توجه شود که واحد ضریب انتقال حرارت BtU.in/h.ft2.0F است.

 

ترکیب شیمیایی

در جدول زیر درصد متوسط عناصر موجود در ترکیب عایق های سیلیکات کلسیم ارائه شده اند:

عنصر

SiO2

CaO

Al2O3

Fe2O3

MgO

Na2O

K2O

LOI (Loss On Ignation)

درصد

45

45

0.2

0.2

0.7

0.1

0.2

8

 

 CALCIUM SILICATE III

کاربری عایق های کلسیم سیلیکات

-          مناسب برای عایق کاری سیستم های دما بالا

-          مناسب برای مراکز پتروشیمی و نیروگاهی که در آنها دمای کارکرد بالاتر از 5000C است.

-          مناسب برای عایق کاری لوله های فولادی و آهنی

-          استفاده به عنوان عایق و پوشش ضدآتش

 

مزایای عایق های کلسیم سیلیکات

-          استحکام فشاری نسبتا خوب و پایداری بالا

-          عدم اشتعال پذیری

-          مقاومت در مقابل خوردگی و ترکیبات شیمیایی و آلودگی های قارچی و بیولوژیکی

-          نسبت استحکام به وزن بسیار خوب

-          عدم خوردگی لوله های فولادی و آهنی

-          مصرف انرژی ناچیز در حین تولید به طوری که از نقطه نظر صرفه جویی انرژی یکی از بهترین نسبت های صرفه جویی سالیانه را در بین سایر عایق ها دارد.

 

معایب عایق کلسیم سیلیکات

-          حساس به رطوبت و نفوذ آب و بخار

-          اجباری بودن استفاده از پوشش های ضد رطوبت و ضدآب به دیلیل حساس بودن به رطوبت

 

تولید کلسیم سیلیکات

در ابتدا مواد اولیه ترکیب عایق، به همراه آب، الیاف تقویت کننده، افزودنی ها و کاتلیزرها درون یک مخزن ریخته شده و هم زده می شوند تا مخلوط معلقی با نسبت یکسان ایجاد شود. این مخلوط معلق به درون یک سیستم گرمایش پمپ می شود و تا نقطه جوش حرارت داده می شود. سپس سریعا به درون قالب ریخته می شود. بعد از چند دقیقه، ماده حاصله که به صورت جامدی خیس و شکننده است، از قالب خارج شده و درون یک کوره بخار فشار بالا برای چندین ساعت قرار داده می شود. در این مرحله واکنش شیمیایی رخ داده و سیلیکات کلسیم شکل میگیرد. سپس قطعات درون فر خشک کن قرار داده می شوند. پس از خشک شدن، قطعات بریده شده و بسته بندی می شوند. این پروسه بسیار کم هزینه بوده و انرژی بسیار کمی مصرف می کند.

وقتی که محلول اولیه جوشان به درون قالب ریخته می شود، حباب های هوای بسیاری درون آن محبوس می شوند به طوری که ماده نهایی نزدیک به 90% از حباب هوای بسیار ریز تشکیل شده است. میلیون ها حباب هوای محبوس شده درون دیواره هایی از سیلیکات کلسیم که ضریب انتقال حرارت پایینی دارند، خاصیت عایق بودن بسیار خوبی به سیلیکات کلسیم قالب گیری شده می بخشد.




 

کلمات کلیدی: کلسیم سیلیکات، عایق حرارتی، عایق نسوز، ضریب انتقال حرارت بسیار بالا، الیاف کلسیم سیلیکات