في صناعة الأسمنت، تُعتبر منطقة الانتقال (التي تُعرف أيضاً بمنطقة الـ"Overlapping") في الأفران الدوارة أحد أكثر المناطق تعقيدًا وتعرضًا للتلف المستمر. بسبب التغيرات الحادة في درجات الحرارة والتعرض المستمر للمواد الكيميائية العدوانية، تواجه هذه المنطقة تحديات كبيرة تتمثل بحدوث تقشير الطلاء ("الطلاء الحراري") وتدهور في أداء الطوب الحراري.
الفهم العميق لهذه المشاكل يمثل مفتاح تحسين استمرارية العمل وخفض فترات توقف المعدات. كثير من منشآت الأسمنت تكبد خسائر فادحة بسبب عدم استقرار منطقة الانتقال، والتي غالبًا ما تؤدي إلى توقف غير مخطط له. على سبيل المثال، أحد العملاء في شمال إفريقيا شهد تدهور حاد في الطوب الحراري خلال فترة سنة واحدة فقط، مما دفع إلى تبني حلول متقدمة ترتكز على مواد جديدة وتقنيات صيانة محسنة.
تتسم منطقة الانتقال بتقلبات حرارية قصوى تتجاوز 1350 درجة مئوية، حيث يتبدل الطوب بين حالة تعرض لحرارة عالية وحالة برودة نسبية عند مرور المواد. هذه التغيرات تؤدي إلى تمدد وانكماش متكرر في الطوب، مما يسبب إجهادات حرارية متراكمة تمكّن تآكل الطوب وسقوط الطلاء. إضافة إلى ذلك، يحدث تفاعل كيميائي بين المركبات الموجودة في الغاز الساخن والمواد الطينية في الطوب، مشكلة ما يشبه الهجوم الكيميائي.
لكن، كيف يمكن التغلب على ذلك؟ الإجابة جزء منها يكمن في اختيار المواد الحرارية المقاومة للصدمة الحرارية.
استخدام طوب مدمج من ماغنسيوم وألومنيوم سبينل (MgAl2O4) يقدم حلاً ذا قيمة عالية لمنطقة الانتقال بالأفران الدوارة. يتكون هذا النوع من الطوب من هيكل مركب يجمع بين الفرن العالي لماغنسيوم وألومنيوم في شكل سبينل، مما يسمح بتحقيق ثبات حجمي ممتاز وتحمل للصدمات الحرارية عند درجات حرارة مرتفعة.
بحسب بيانات مختبرات متقدمة، أظهر طوب ماغنسيوم-الألومنيوم سبينل مقاومة تصل إلى
| المادة | درجة حرارة التشغيل (°م) | مقاومة الصدمات الحرارية | الثبات الحجمي (%) |
|---|---|---|---|
| طوب ماغنسيوم-ألومنيوم سبينل | > 1350 | مرتفع جدًا | < 0.1% (ثبات عالي) |
| طوب ماغنسيوم بحت | 1200-1300 | متوسط | 0.3-0.5% |
هذا الثبات يقلل بشكل ملموس من احتمالات تقشر الطلاء ("الطلاء الحراري") وبالتالي يطيل من عمر الصيانة. الفكرة هنا أن التركيب المركب يضمن توزيع الإجهاد الحراري داخليًا، ما يقلل حدوث كسور صغيرة تتحول إلى أضرار أكبر.
ناقش فريقنا التقني مؤخراً مع مشغل في مصنع أسمنت إقليمي معاناة من توقفات متكررة بسبب تعطل منطقة الانتقال. عبر استبدال الطوب التقليدي بلطوب ماغنسيوم-ألومنيوم سبينل، تم تقليص فترات التوقف السنوية بنسبة 25%، مما وفر للعملية التشغيلية استقرارًا غير مسبوق.
مدير الصيانة صرح: "الفرق كان واضحًا وبدا جليًا في مدى تحسن الأداء اليومي وأيضًا في تقليل الحوادث المتعلقة بكسر الطوب. ما وفرناه من وقت وتكاليف فاقت توقعاتنا".
من الجدير بالذكر أن تنفيذ هذه الإجراءات بشكل متكامل يساهم في تقليل وقت التوقف عن العمل وتمديد فترات الصيانة، مما يحسن من عمر المعدات ويخفض تكاليف الإنتاج على المدى الطويل.
خلال تجربتنا، كان من الصعب إقامة نظام موحد يصلح لكل مصنع لأن اختلاف ظروف التشغيل يتطلب تخصيص الحلول بدقة. لذا، ننصح بالاستعانة بخبرات فنية متخصصة عند اعتماد هذه التكنولوجيا.
