وصف تفصيلي لأهم عشر مواد عازلة حرارية

تشير المواد الحرارية العازلة للحرارة إلى المواد الحرارية ذات المسامية العالية والكثافة المنخفضة والتوصيل الحراري المنخفض، والمعروفة أيضًا باسم المواد الحرارية خفيفة الوزن. وتشمل هذه المواد منتجات العزل الحراري، والألياف الحرارية، ومنتجات الألياف الحرارية. وتُصنف هذه المواد حسب درجة حرارة الاستخدام إلى: مواد حرارية عازلة للحرارة منخفضة الحرارة، حيث تكون درجة حرارة الاستخدام أقل من 900 درجة مئوية، مثل طوب العزل المصنوع من الدياتوميت، ومنتجات السيليكا المتمددة، وألواح السيليكا والكالسيوم، ومنتجات البيرلايت المتمدد، وما إلى ذلك؛ ومواد حرارية عازلة للحرارة متوسطة الحرارة، حيث تتراوح درجة حرارة الاستخدام بين 900 و1200 درجة مئوية، مثل طوب العزل الحراري المصنوع من الطين، وألياف سيليكات الألومنيوم الحرارية، وما إلى ذلك. مواد عازلة حرارية مقاومة للحرارة العالية، درجة حرارة الاستخدام أكبر من 1200 درجة مئوية، مثل الطوب العازل الحراري عالي الألومنيوم، والطوب العازل الحراري من الألومينا، والطوب العازل الحراري السيليسي، وطوب الكرات المجوفة من الألومينا، وطوب الكرات المجوفة من الزركونيا، والألياف الحرارية عالية الألومينا، والألياف الحرارية متعددة البلورات (ألياف الألومينا متعددة البلورات، وألياف الزركونيا متعددة البلورات، وألياف الموليت متعددة البلورات)، إلخ.

تعتمد صناعة المنتجات الحرارية العازلة للحرارة بشكل أساسي على طرق التصنيع التي تُتيح تكوين بنية مسامية، مثل طريقة المواد الخام خفيفة الوزن، وطريقة الحرق، وطريقة الرغوة، والطريقة الكيميائية. تُصنع الألياف الحرارية غير المتبلورة، مثل ألياف سيليكات الألومنيوم الحرارية، وألياف الألومينا العالية الحرارية، عادةً عن طريق الصهر. أما الألياف الحرارية متعددة التبلور، مثل ألياف الموليت وألياف الألومينا، فتُصنع بطريقة الغرويات.

تتميز المواد الحرارية العازلة بمسامية عالية، تتجاوز عادةً 45%؛ وكثافة منخفضة، لا تتجاوز 1.5 غ/سم³؛ وموصلية حرارية منخفضة، أقل من 1.0 واط/(م·ك). تُستخدم هذه المواد بشكل أساسي كعازل حراري للأفران الصناعية، حيث تُقلل من فقد الحرارة وتخزينها، مما يُحقق أفضل كفاءة في استهلاك الطاقة ويُخفف من وزن المعدات الحرارية. وبالمقارنة مع الطوب الحراري العادي، تتميز المواد الحرارية العازلة بمقاومة ضعيفة لتآكل الخبث، وقوة ميكانيكية منخفضة، ومقاومة للتآكل. لذلك، فهي غير مناسبة للهيكل الحامل للفرن والأجزاء المُلامسة مباشرةً للخبث، والشحنة، والمعادن المنصهرة، وما إلى ذلك.

طريقة تصنيف منتجات العزل الحراري
تشير منتجات العزل الحراري المقاومة للحرارة إلى المنتجات الحرارية ذات المسامية التي لا تقل عن 45%. وتتميز هذه المنتجات بمسامية عالية وكثافة حجمية منخفضة، مما يؤدي إلى انخفاض الموصلية الحرارية والسعة الحرارية، وبالتالي أداء عزل حراري ممتاز. فهي تحافظ على الحرارة وتقاومها. ويمكن استخدامها كطبقة عازلة حرارياً لمختلف المعدات الحرارية، كما يمكن استخدام بعضها كطبقة عاملة. وتُعد هذه المنتجات مادة موفرة للطاقة في بناء الأفران المختلفة. ويمكن لاستبدال المنتجات الحرارية الكثيفة التقليدية بمنتجات العزل الحراري المقاومة للحرارة في بناء الأفران أن يقلل من فقدان الحرارة المخزنة والمبددة بنسبة تتراوح بين 40% و50%، خاصةً في المعدات الحرارية غير المتصلة.

توجد أنواع عديدة من مواد العزل والمواد المقاومة للحرارة، والتي تنقسم عمومًا إلى ثلاث فئات وفقًا لدرجة حرارة الاستخدام والكثافة الظاهرية وشكل المنتج.
(1) يتم تصنيفها حسب كثافة الجسم. تلك التي تبلغ كثافتها الظاهرية من 0.4 إلى 1.3 جم/سم3 هي طوب خفيف الوزن؛ أما تلك التي تقل كثافتها الظاهرية عن 0.4 جم/سم3 فهي طوب فائق الخفة.
(2) يتم تصنيفها حسب درجة حرارة التشغيل. درجة حرارة الاستخدام 600~900 درجة مئوية لمواد العزل ذات درجة الحرارة المنخفضة؛ 900~120 درجة مئوية لمواد العزل ذات درجة الحرارة المتوسطة؛ أكثر من 1200 درجة مئوية لمواد العزل ذات درجة الحرارة العالية.
(3) مصنفة حسب شكل المنتج: أحدهما طوب حراري خفيف الوزن مشكل، بما في ذلك الطين، والألومينا العالية، والسيليكون، وبعض أنواع الطوب الحراري الخفيف المصنوع من الأكسيد النقي؛ والآخر طوب حراري خفيف الوزن غير مشكل، مثل الخرسانة الحرارية خفيفة الوزن.

تختلف طريقة إنتاج المواد الحرارية العازلة للحرارة عن طريقة إنتاج المواد الكثيفة العامة. وتتعدد الطرق، وتشمل بشكل رئيسي طريقة الحرق، وطريقة الرغوة، والطريقة الكيميائية، وطريقة المواد المسامية.
1) طريقة الحرق وإضافة المواد. تُسمى أيضاً طريقة إضافة المواد القابلة للاشتعال. تُضاف مواد قابلة للاشتعال بسهولة، مثل الفحم ونشارة الخشب، إلى طين صناعة الطوب لجعل المنتج يحتوي على مسامات معينة بعد الحرق.
٢) طريقة النقع: تُضاف عوامل رغوية، مثل صابون الراتنج، إلى الطين لصنع الطوب، ويُصنع منه رغوة ميكانيكية. بعد الحرق، نحصل على منتج مسامي.
3) الطريقة الكيميائية. باستخدام تفاعل كيميائي يمكنه توليد الغاز بشكل صحيح، يتم الحصول على منتج مسامي في عملية صنع الطوب، وعادة ما يكون الدولوميت أو البيريكلاس بالإضافة إلى الجبس، وحمض الكبريتيك كعامل رغوي.
4) طريقة المواد المسامية. استخدم التراب الدياتومي الطبيعي أو الكلنكر الطيني الرغوي الاصطناعي، أو كرات الألومينا أو الزركونيا المجوفة، وغيرها من المواد الخام المسامية لصنع الطوب الحراري خفيف الوزن.

يُمكن استخدام منتجات العزل الحراري المقاومة للحرارة ذات الموصلية الحرارية المنخفضة والسعة الحرارية الصغيرة كمواد هيكلية لأجسام الأفران، مما يُساهم في توفير استهلاك الوقود، وتحسين كفاءة إنتاج المعدات، وتقليل وزن جسم الفرن، وتبسيط هيكله، وتحسين جودة المنتج، وخفض درجة الحرارة المحيطة، وتحسين ظروف العمل. تُستخدم منتجات العزل الحراري المقاومة للحرارة في الغالب كطبقة عازلة للحرارة، أو بطانة، أو طبقة عازلة للأفران.

1. طوب عازل حراري من الألومينا
تُصنع قوالب الطوب الحراري العازلة للحرارة من الألومينا باستخدام الكوروندوم المنصهر، والألومينا المتلبدة، والألومينا الصناعية كمواد خام رئيسية لإنتاج منتجات حرارية عازلة للحرارة تتميز بمقاومة عالية للأحماض والقلويات، ومقاومة للاختزال، ومقاومة جيدة للصدمات الحرارية. ويمكن استخدامها لفترات طويلة عند درجات حرارة أقل من 1700 درجة مئوية. وتعتمد عملية إنتاجها على طريقتين: طريقة الرغوة وطريقة الحرق مع الإضافات. وتتميز المنتجات المصنعة بطريقة الرغوة ببنية متجانسة، وموصلية حرارية منخفضة، وأداء عزل حراري ممتاز.
تتميز طوب الألومينا العازل للحرارة بخفة وزنها، ومقاومتها العالية للضغط، وانخفاض موصليتها الحرارية، وانكماشها الحجمي الطفيف بعد إعادة الحرق، ومقاومتها الجيدة للصدمات الحرارية. يمكن استخدامها كطبقات عازلة للحرارة في المعدات الحرارية عالية الحرارة أو الأفران التي تتفاعل مباشرة مع اللهب، وكذلك في بطانة العمل للمعدات الحرارية الدقيقة. مع ذلك، فهي غير مناسبة للأماكن المعرضة للتآكل والتي تتلامس مباشرة مع سائل الفرن والخبث المنصهر. كما تتميز بثبات أعلى عند استخدامها في بيئة مختزلة. تعتمد درجة حرارة الاستخدام على نقاء المنتج، وتصل عمومًا إلى 1650-1800 درجة مئوية. انظر الجدول 3-105 للاطلاع على المؤشرات الفيزيائية والكيميائية النموذجية لهذه المنتجات.

2. طوب حراري عازل للحرارة عالي الألومنيوم
الطوب الحراري العازل للحرارة عالي الألومنيوم هو منتج حراري عازل للحرارة يحتوي على نسبة لا تقل عن 48% من الألومنيوم، مصنوع من المادة الخام الرئيسية. يتكون هذا الطوب بشكل أساسي من البوكسيت والطين، ممزوجين بمواد رابطة ونشارة الخشب. ولتحسين أداء المنتج، تُضاف إليه مواد مثل الألومينا الصناعية، والكوروندوم، والسيليمانيت، والكيانيت، والسيليكا. يمكن تصنيع مسحوق ناعم منه لإنتاج منتجات بكثافات مختلفة ودرجات حرارة استخدام قصوى متفاوتة. عادةً ما تتراوح درجة حرارة الاستخدام بين 1250 و1350 درجة مئوية، وقد تصل في بعض الأنواع إلى 1550 درجة مئوية.

تُصنع قوالب العزل المصنوعة من الألومنيوم العالي في الغالب باستخدام طريقة الرغوة، وتتراوح كثافة حجم المنتج بين 0.4 و1.0 غ/سم³، كما يمكن تصنيعها باستخدام طريقة إضافات الحرق. يوضح الجدول 3-106 المؤشرات الفيزيائية والكيميائية لقوالب العزل الحراري المصنوعة من الألومنيوم العالي.

يمكن استخدام الطوب الحراري العازل للحرارة عالي الألومنيوم لبناء طبقات وأجزاء عازلة للحرارة لا تتأثر بالتآكل أو الاحتكاك الناتج عن المواد المنصهرة ذات درجات الحرارة العالية. عند ملامسته للهب مباشرةً، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة سطح الطوب الحراري العازل للحرارة عالي الألومنيوم 1350 درجة مئوية. يتميز الطوب الحراري العازل للحرارة المصنوع من الموليت بمقاومته العالية للحرارة، وقوته العالية، وكفاءته العالية في توفير الطاقة، مما يجعله مناسبًا لتبطين أفران التحلل الحراري، وأفران الهواء الساخن، وأفران السيراميك الدوارة، وأفران الخزف الكهربائية، ومختلف أفران المقاومة. كما يمكن استخدام الطوب الحراري العازل للحرارة المصنوع من الكوروندوم والموليت، والذي يحتوي على نسبة 82.4% من أكسيد الألومنيوم (Al2O3)، كبطانة للأفران عند درجة حرارة 1550 درجة مئوية.

3. الطوب الحراري العازل المصنوع من الطين
الطوب الحراري العازل المصنوع من الطين هو منتج حراري عازل للحرارة يحتوي على نسبة ألومينا (Al2O3) تتراوح بين 30% و48%، ويُصنع من الطين الحراري كمادة خام رئيسية، باستخدام الطين الحراري، والخرز العائم، وكلنكر الطين الحراري، مع إضافة مواد رابطة ونشارة الخشب. وبعمليات الخلط والتشكيل والتجفيف والحرق، يُمكن الحصول على منتجات بكثافة إجمالية تتراوح بين 0.3 و1.5 غ/سم³، ويُمثل حجم إنتاجها أكثر من نصف حجم إنتاج الطوب الحراري العازل.

تُعدّ طريقة الحرق والإضافة باستخدام الخرز العائم الطريقة الأكثر شيوعًا في إنتاج الطوب الحراري العازل المصنوع من الطين، كما يُمكن استخدام طريقة الرغوة. انظر الجدول 3-107 للاطلاع على الخصائص الفيزيائية للطوب الحراري العازل المصنوع من الطين.

تتمتع الطوب الحراري العازل المصنوع من الطين بتطبيقات واسعة النطاق، حيث يُستخدم بشكل أساسي في المعدات الحرارية والأفران الصناعية. ويمكن استخدامه في الأجزاء التي لا تتعرض للتآكل أو الغسل بمواد منصهرة ذات درجات حرارة عالية. تُغطى بعض الأسطح الملامسة للهب مباشرةً بطبقة عازلة حرارية، مما يقلل من التآكل الناتج عن الخبث وغبار غازات الفرن، وبالتالي يقلل من التلف. ولا تتجاوز درجة حرارة تشغيل المنتج درجة حرارة اختبار خط الإرجاع. يُصنف الطوب العازل الطيني ضمن مواد العزل الخفيفة متعددة المسام، حيث تتراوح مساميته بين 30% و50%، ويتميز بعزل حراري ضعيف، ولكنه يتمتع بقوة ميكانيكية ومقاومة جيدة للتآكل.

4. طوب عازل حراري من السيليكون
يُصنع الطوب الحراري العازل للحرارة من السيليكا كمادة خام رئيسية، ويحتوي هذا المنتج الحراري العازل للحرارة على نسبة SiO2 أقل من 91%. بالإضافة إلى خصائص العزل الحراري، يحتفظ الطوب الحراري المصنوع من السيليكون بخصائص الطوب السيليكوني إلى حد كبير. تكون درجة حرارة بدء التليين مرتفعة، ويتمدد حجمه قليلاً أثناء عملية التسخين، مما يُحسّن من سلامة الفرن.

أداء الطوب الحراري العازل للحرارة من نوع GGR-1.20 للأفران الصناعية المحدد في معيار صناعة المعادن الصيني YB386-1994، لا تزيد الكثافة الظاهرية عن 1.2 جم/سم3، ولا تقل قوة الضغط عند درجة حرارة الغرفة عن 5 ميجا باسكال، ولا تقل درجة حرارة بدء التليين تحت الحمل تحت 0.1 ميجا باسكال عن 1520 درجة مئوية، ولا يقل محتوى SiO2 عن 91%.

هذا المنتج مناسب لتبطين الأفران الصناعية أو طبقات العزل الحراري التي لا تتلامس مباشرة مع المواد المنصهرة ذات درجات الحرارة العالية ولا تتعرض مباشرة للغازات المسببة للتآكل. لا تتجاوز درجة حرارة تشغيل البناء 1550 درجة مئوية.

تعتبر الطوب الحراري العازل للحرارة المصنوع من السيليكا أكثر ضرراً على جسم الإنسان بسبب غبار السيليكا، كما أن عملية تصنيعه أكثر تعقيداً من الطوب الحراري العازل للحرارة المصنوع من الطين والألومنيوم العالي، وهو يمثل نسبة صغيرة من إجمالي إنتاج المواد الحرارية العازلة للحرارة.

5. طوب عازل حراري من الدياتوميت
الطوب العازل الحراري المصنوع من الدياتوميت هو منتج حراري مقاوم للحرارة، يُصنع من الدياتوميت كمادة خام رئيسية. يتميز هذا الطوب بمسامات دقيقة مغلقة، ومسامية عالية، وأداء عزل حراري جيد، ولكنه ذو قوة ميكانيكية منخفضة، خاصةً بعد تعرضه للرطوبة، حيث تنخفض قوته بشكل ملحوظ. يتكون بشكل أساسي من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)، يليه أكسيد الألومنيوم (Al2O3)، بالإضافة إلى الحديد والبوتاسيوم، وأكاسيد الصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم، وشوائب أخرى.

تُبيّن الجداول من 3 إلى 108 الخصائص الفيزيائية لطوب العزل المصنوع من الدياتوميت. يتميز هذا الطوب بمقاومة حرارية ضعيفة، حيث تبلغ درجة انصهاره حوالي 1280 درجة مئوية فقط، لذا فإن درجة حرارة استخدامه ليست عالية. ولا يُمكن استخدامه إلا في طبقة العزل عند درجات حرارة أقل من 900 درجة مئوية.

6. منتجات البيرلايت الموسع
منتجات البيرلايت المتمدد هي منتجات عازلة للحرارة مصنوعة من البيرلايت كمكون رئيسي. تُصنع هذه المنتجات من البيرلايت المتمدد كمادة رابطة، مع إضافة مواد مناسبة مثل الأسمنت، وزجاج الماء، والفوسفات، وغيرها، وذلك بعد عمليات التقليب والخلط والتشكيل والتجفيف والتحميص أو المعالجة. يتميز البيرلايت المتمدد بكثافة منخفضة نسبيًا، تتراوح عادةً بين 40 و120 غ/سم³، كما أن مقاومته للحرارة ليست عالية، حيث تتراوح عادةً بين 1280 و1360 درجة مئوية. تختلف درجة حرارة الاستخدام القصوى لهذه المنتجات باختلاف المواد الرابطة المستخدمة، ولكنها عادةً ما تكون أقل من 1000 درجة مئوية.

تُصنّف منتجات البيرلايت المُوسّع إلى فئات 200 و250 و300 و350 كجم/م³ وفقًا للكثافة الظاهرية للمنتجات في المعيار الوطني. وبحسب نوع الأسمنت المستخدم، تُقسّم إلى منتجات بيرلايت مُوسّعة مُرتبطة بالأسمنت، ومنتجات بيرلايت مُوسّعة مُرتبطة بزجاج الماء، ومنتجات بيرلايت مُوسّعة مُرتبطة بالفوسفات، ومنتجات بيرلايت مُوسّعة مُرتبطة بالأسفلت.

7. منتجات الفيرميكوليت الموسع
منتجات الفيرميكوليت الموسع هي منتجات عازلة للحرارة مصنوعة من الفيرميكوليت الموسع كمادة خام رئيسية. يعتمد إنتاج هذه المنتجات على استخدام الفيرميكوليت الموسع بحجم محدد كمادة أساسية، مع إضافة مواد مضافة ومواد رابطة، وخلطه بالماء بنسب معينة، ثم تشكيله وتجفيفه وتحميصه أو معالجته حراريًا للحصول على منتجات عازلة للحرارة. تختلف درجات حرارة الاستخدام القصوى للمنتجات باختلاف كثافتها الظاهرية والمواد المضافة والمواد الرابطة المستخدمة، وعادةً ما تُستخدم طبقات عازلة للحرارة تتحمل درجات حرارة أقل من 1000 درجة مئوية. تتنوع أنواع منتجات الفيرميكوليت الموسع، والتي تُصنف عادةً حسب نوع المادة الرابطة ونوع المادة الأساسية المستخدمة. فبحسب المادة الرابطة، تُقسم إلى منتجات ذات مادة رابطة عضوية، ومنتجات ذات مادة رابطة غير عضوية، ومنتجات ذات مادة رابطة مركبة عضوية وغير عضوية. أما بحسب نوع المادة الأساسية المستخدمة، فتُقسم إلى منتجات ذات مادة أساسية واحدة، ومنتجات ذات مواد أساسية متعددة، ومنتجات ذات مواد مضافة.

يتميز الفيرميكوليت المُوسّع بانخفاض موصليته الحرارية وقوته، كما أنه غير مقاوم للماء، مما يحدّ من استخداماته بشكل كبير. عند استخدام مادة لاصقة عالية القوة لربط الفيرميكوليت المُوسّع في منتج نهائي، فإنه يتمتع بقوة أكبر من الفيرميكوليت المُوسّع ويتحمل أحمالًا أكبر. وعند استخدام مادة لاصقة مقاومة للماء لربط الفيرميكوليت المُوسّع، يصبح المنتج الناتج مقاومًا للماء ويمكن استخدامه في الأماكن المائية. عادةً ما تكون الموصلية الحرارية للمادة اللاصقة أعلى من موصلية الفيرميكوليت المُوسّع، لذا فإن إضافة المادة اللاصقة تُتيح استخدامات جديدة للفيرميكوليت المُوسّع، ولكنها في الوقت نفسه تُقلل من فعاليته في العزل الحراري.

8. لوح سيليكون الكالسيوم
تُصنع ألواح سيليكات الكالسيوم من التراب الدياتومي والجير كمواد خام رئيسية، وتُعرف المنتجات الحرارية العازلة للحرارة، المُصنعة بإضافة ألياف مُقوّية، أيضًا باسم ألواح سيليكات الكالسيوم وألواح سيليكات الكالسيوم المسامية الدقيقة. تُقسم ألواح سيليكات الكالسيوم إلى فئتين حسب تركيبها: الأولى هي ألواح سيليكات الكالسيوم العادية، حيث تبلغ نسبة CaO/SiO2 فيها حوالي 0.8، وتركيبها المعدني هو التوبرموريت (التوبرموريت، 5CaO·6SiO2·5H2O)؛ أما الثانية فهي ألواح سيليكات الكالسيوم الصلبة، حيث تبلغ نسبة CaO/SiO2 فيها حوالي 1.0، وتركيبها المعدني هو أيضًا سيليكات الكالسيوم الصلبة.

يتميز سيليكات الكالسيوم بخصائص ممتازة، منها صغر حجمه، وقوة فصل مكوناته، وانخفاض موصليته الحرارية، وسهولة تركيبه، وانخفاض معدل فقده. تُحدد كثافة ألواح سيليكات الكالسيوم عالميًا بما لا يزيد عن 220 كجم/م³، وتُصنف بعضها إلى 33 نوعًا: 220 كجم/م³، 170 كجم/م³، و130 كجم/م³. أما في الصين، فتُصنف إلى 33 نوعًا: 240 كجم/م³، 220 كجم/م³، و170 كجم/م³. وتزيد مقاومة الضغط عن 0.4 ميجا باسكال، ومقاومة الانحناء عن 0.2 ميجا باسكال. الموصلية الحرارية (70 درجة مئوية ± 5 درجة مئوية) هي 0.049 إلى 0.064 واط / (م·ك) أعلى درجة حرارة تشغيل، وتورب موليت هي 650 درجة مئوية، ونوع سيليكات الكالسيوم هو 1000 درجة مئوية.

يمكن نشر ألواح سيليكات الكالسيوم أو تثبيتها بالمسامير، ويمكن تصنيعها على شكل ألواح أو كتل أو أغلفة. تُستخدم هذه الألواح كمواد عازلة للحرارة في خطوط الأنابيب والأفران الصناعية في قطاعات الطاقة الكهربائية والصناعات الكيميائية والتعدينية وبناء السفن وغيرها؛ كما تُستخدم لعزل المباني والأجهزة والمعدات ضد الحريق والحرارة. ويمكن استخدامها أيضًا كطبقة عازلة للحرارة في أفران التجفيف ذات درجات الحرارة العالية ومنصات عربات أفران الأنفاق. ويمكن تغطية جانبي ألواح سيليكات الكالسيوم بقشرة بلاستيكية أو خشب رقائقي أو ألواح أسمنتية أسبستوسية، وغيرها، مما يجعلها مناسبة للاستخدام كمادة عازلة للحرارة. وتُعدّ ألواح سيليكات الكالسيوم من أكثر مواد هندسة العزل الحراري استخدامًا في العالم، حيث تصل نسبة استخدامها في بعض الدول للعزل الحراري في الصناعة إلى ما بين 70% و80%.

9. طوب الجسيمات العائمة (طوب السينوفير)
الطوب ذو الكرات المجوفة هو منتج عازل للحرارة مصنوع من الكرات المجوفة كمادة خام رئيسية. في أوائل سبعينيات القرن الماضي، بدأ بلدي باستخدام الكرات المجوفة المصنوعة من رماد الفحم لإنتاج الطوب العازل للحرارة المصنوع من الطين. وبفضل سهولة العملية ووفرة الموارد، يتميز المنتج بجودة عالية. ومنذ ثمانينيات القرن الماضي، يُستخدم أسلوب الكلنكر المسامي أو إضافة الكرات المجوفة المصنوعة من رماد الفحم بالحرق لإنتاج الطوب ذي الكرات المجوفة.

قوالب السينوسفير عبارة عن كرات مجوفة من زجاج سيليكات الألومنيوم، تُصنع من الرماد المتطاير الناتج عن محطات الطاقة الحرارية. تتميز بخفة وزنها، وجدرانها الرقيقة، وتجويفها، وسطحها الأملس، وانخفاض موصليتها الحرارية، وأدائها العازل الجيد، ومقاومتها العالية للحرارة، وقوة انضغاطها العالية، وغيرها من الخصائص. وباستخدام هذه الخصائص، يمكن تصنيع مواد عازلة للحرارة ذات أداء ممتاز في الحفاظ على الحرارة. ويمكن إنتاج قوالب السينوسفير بطريقة شبه جافة، وهي عملية بسيطة لا تتطلب أي تشطيب.

تتفوق قوالب الطوب الكروية على مواد العزل الحراري التقليدية من حيث المتانة الميكانيكية، ومقاومة درجات الحرارة العالية، والتوصيل الحراري، وكفاءة الاستخدام، وهي تُضاهي ألياف السيليكات. يُستخدم هذا النوع من الطوب على نطاق واسع في أفران صناعية عالية الحرارة تصل إلى 1200 درجة مئوية، بهدف تحسين الكفاءة الحرارية وخفض استهلاك الطاقة. يُستخدم الطوب الكروي في الأفران الصناعية والمعدات عالية الحرارة في قطاعات التعدين، والآلات، والكيماويات، والبترول، ومواد البناء، والصناعات الخفيفة، والطاقة الكهربائية، وغيرها. وبشكل عام، يُمكنه توفير الطاقة بنسبة تتراوح بين 15% و40%. وهو نوع جديد وفعّال من مواد العزل الحراري خفيفة الوزن.

10. طوبة كروية مجوفة
طوبة كروية مجوفة من الألومينا
طوب الألومينا الكروي المجوف منتج حراري عازل للحرارة، مصنوع من كرات الألومينا المجوفة كمادة خام رئيسية. وتشمل المواصفات الفنية النموذجية لهذا الطوب ما يلي: نسبة أكسيد الألومنيوم (Al2O3) لا تقل عن 98%، ونسبة ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) لا تزيد عن 0.5%، ونسبة أكسيد الحديد (Fe2O3) لا تزيد عن 0.2%، وكثافة إجمالية تتراوح بين 1.3 و1.4 غ/سم³، ومسامية ظاهرية تتراوح بين 60% و80%، ومقاومة ضغط لا تقل عن 9.8 ميجا باسكال، ودرجة حرارة تليين تحت الحمل (0.2 ميجا باسكال) لا تقل عن 1700 درجة مئوية، وموصلية حرارية تتراوح بين 0.7 و0.8 واط/(م·ك).

بالمقارنة مع مواد العزل الحراري التقليدية والمواد المقاومة للحرارة، يتميز طوب الألومينا الكروي المجوف بكثرة المسامات المغلقة فيه. ولذلك، يتمتع بقوة عالية وبنية مسامية مستقرة، وكثافة منخفضة، وموصلية حرارية منخفضة. يُستخدم بشكل أساسي في تبطين الأفران الصناعية ذات درجات الحرارة العالية التي تقل عن 1800 درجة مئوية، مثل طوب تبطين الأفران عالية الحرارة في الصناعات المقاومة للحرارة والإلكترونيات والسيراميك؛ وطبقات العزل الحراري للمعدات الحرارية عالية الحرارة، مثل أفران التغويز في صناعة البتروكيماويات، وأفران الغاز، ومفاعلات الفحم الصناعية؛ وطوب العزل لأفران الحث في صناعة المعادن.

طوبة كروية مجوفة من الزركونيا
طوب الكرات المجوفة من الزركونيا هو منتج عازل للحرارة مصنوع من كرات مجوفة من الزركونيا كمادة خام رئيسية. الطور البلوري الرئيسي لهذا الطوب هو الزركونيا المكعبة (حوالي 70% إلى 80% من التركيب المعدني)، وخصائصه النموذجية هي: مقاومة للحرارة تزيد عن 2400 درجة مئوية، مسامية ظاهرية تتراوح بين 55% و60%، كثافة حجمية تتراوح بين 2.5 و3.0 جم/سم³، قوة ضغط لا تقل عن 4.9 ميجا باسكال، وموصلية حرارية تتراوح بين 0.23 و0.35 واط/(م·ك).

تُعدّ كرات الزركونيا المجوفة منتجات عازلة للحرارة ذات أداء ممتاز. تصل درجة حرارة الاستخدام الآمنة القصوى إلى 2200 درجة مئوية. تتميز قوالب كرات الزركونيا المجوفة بقوة عالية نسبيًا عند درجات الحرارة المرتفعة وبنية مسامية مستقرة، مما يسمح باستخدامها بأمان عند درجة حرارة تصل إلى 2200 درجة مئوية. كما تتميز هذه القوالب بكثافة منخفضة وموصلية حرارية منخفضة، مما يقلل من فقد الحرارة وتخزينها. لذلك، عند استخدامها كمادة تبطين عالية الحرارة تتلامس مباشرة مع اللهب في المعدات الحرارية، مثل معدات التعدين والبترول والصناعات الكيميائية والإلكترونيات، فإنها تُسهم في خفض استهلاك الطاقة وتقليل وزن الأفران عالية الحرارة، مما يُحقق نتائج فعّالة.