پرلیت منبسط شده

پرلیت منبسط شده چیست ؟

وقتی که در بازار صحبت از پرلیت می‌شود، اکثر مواقع منظور همان پرلیت منبسط شده است. زمانی که پرلیت در معرض دمای نرم‌شدگی خود قرار می‌گیرد، آب‌محتوی 2 الی 5 درصدی آن تبخیر شده و بخار تشکیل می‌شود.

این بخار ذرات را منبسط کرده و آن‌ها را وارد یک توده‌ی حباب شیشه‌ای می‌کند. اگر پرلیت طبیعی در معرض حرارت بین 750 تا 1100 درجه سانتیگراد قرار بگیرد، حجم آن 4 الی 20 برابر (منبسط) می‌شود. رنگ پرلیت منبسط شده پس از انبساط در محدوده‌ی بین سفید برفی تا سفید خاکستری قرار می‌گیرد.

ممکن است پرلیت منبسط شده به شکل یک ماده به شدت متخلخل نرم (کرکی و پرزدار) درآمده یا ممکن است شکل ذرات شیشه‌ای لعاب‌دار (براق) با تخلخل کم را به خود بگیرد. چگالی توده‌ای پرلیت منبسط شده بسته به ویژگی‌های فیزیکی ذاتی مواد خوراکی و متغیرهای فرآوری در محدوده‌ی 2 الی 20 پوند بر فوت مکعب قرار می‌گیرد.

پرلیت منبسط شده با داشتن ویژگی‌های زیادی چون چگالی کم، تخلخل، جذب صدای بالا و پایداری شیمیایی به عنوان ماده‌ای با ویژگی های ارزشمند ذر بازار شناخته می‌شود. این ماده دارای کاربردهای متعدد به ویژه در بخش ساخت و ساز است.

انواع پرلیت به چه صورت است ؟

در دسته بندی کلی این محصول به دو دسته  پرلیت منبسط شده و خام ( غیر منبسط ) دسته بندی می‌شوند که هرکدام ویژگی ها و مصارف مربوط به خود را دارند.

پرلیت فرآوری شده ( پرلیت خام )

از آنجایی که تفاوت‌هایی ذاتی در ویژگی‌های فیزیکی پرلیت‌های استخراج شده از ذخایر مختلف وجود دارد، انجام ارزیابی‌های اولیه ماده‌ی معدنی در آزمایشگاه و آسیاب‌های آزمایشگاهی ضروری است.

قبل از اینکه پرلیت منبسط شود می‌بایست عملیات سنگ‌شکنی بر روی آن انجام شده و ذراتی تقریبا مکعبی شکل تولید شوند. سپس مواد با استفاده از یک درجه‌بندی ابعادی مشخص تقسیم‌بندی می‌شوند.

معمولا روش فرآوری خشک‌کنی به عملیات‌های تر ترجیح داده می‌شود. دلیل این موضوع این است که اولا برای تولید محصول با استفاده از عملیات خشک‌کنی به هزینه‌ی بیشتری نیاز است، ثانیا درجه‌بندی ابعادی ذرات در عملیات تر دشوار است.

در مراحل مختلف فرآوری مقادیر زیادی خاکه و ذرات ریز تولید می‌شوند. اما این ذرات در مراحل جدایش هوایی و در مراحل معین از مدار حذف می‌شوند. لازم به ذکر است که ذرات ریز و خاکه جمع‌آوری‌شده و در کیسه‌هایی بسته‌بندی می‌شوند. در صورتی که این مواد قابل فروش باشند فروخته خواهند شد و در غیر این صورت به دمپ باطله منتقل می‌شوند.

پرلیت منبسط شده

کوره‌های معمول طراحی شده برای پرلیت منبسط شده به دو نوع کوره افقی دوار و کوره عمودی ثابت تقسیم می‌شوند. اصولا ویژگی‌های انبساطی پرلیت تحت تاثیر مقدار آب محتوی سنگ آن و مقدار پرلیت پس‌زده شده (از کوره) قرار دارد.

ویژگی دیگری که پرلیت منبسط شده به آن بستگی دارد، نسبت حرارت اعمالی و حرارت رسیده به پرلیت (1400 تا 2000 فارنهایت یا 750 الی 1100 درجه سانتیگراد) است. برنامه‌ریزی اعمال دما قبل از ورود خوراک به کوره و بر اساس نقطه نرم‌شوندگی آن انجام می‌شود.

گفتنی است که اعمال پیش حرارت باعث کاهش تولید ذرات ریز و خاکه در فرآیند انبساط می‌شود. در صورت انجام این کار کیفیت محصول خروجی قابل مصرف بهبود یافته و یکنواختی چگالی محصولات با ابعاد مختلف کنترل می شود.

پس از انبساط، پرلیت منبسط شده را از کوره خارج می‌کنند. این کار با استفاده از یک فن مکشی و از طریق سیستم جدایش (طبقه‌بندی، کلاسیفایر) سیکلون صورت می‌گیرد. این سیستم جدایش سیکلون امکان تخلیه‌ی گازهای تمیز به اتمسفر را می دهد.

می‌توان درجات مختلفی از پرلیت منبسط شده را با استفاده از ترکیب خوراک‌ها با ابعاد مختلف، تغییر چرخه‌ی گرمایی و جایگزینی نقطه حد تنظیم و تعدیل کرد. این کار با هدف جمع‌آوری مواد با ابعاد مورد نظر است.

پرلیت منبسط شده برای اهداف مشخصی درجه‌بندی می‌شود. این محصول معمولا قبل از بسته‌بندی (قرار دادن در کیسه) و ترابری در سیلو (بونکر) یا مخازن قیفی نگهداری می‌شود.

پرلیت آسیاب شده (با کمک صافی)

برخی از پرلیت‌های منبسط شده تا 100- مش آسیاب می‌شوند و به عنوان کمک صافی به فروش می‌رسند. از این محصولات به طور ویژه در فیلتراسیون دوار استفاده می‌شود. برای انجام این کار می‌بایست عملیات آسیاب‌کنی را به دقت انجام داد، زیرا ایجاد ذرات بزرگ‌تر از حد مورد نیاز باعث ایجاد کیک فیلتر (صافی) و خاکه‌های اضافی باعث کاهش نرخ فیلتراسیون می‌شوند.

کاربرد پرلیت در کجاهاست ؟

پرلیت منبسط شده مصارف بسیار گسترده ای دارد و در ادامه به برخی از این مصارف اشاره خواهد شد. از کاربردهای متعدد این محصول می‌توان یک رساله نوشت.

محصولات عایق‌کاری قالب‌بندی‌شده

از پرلیت با دانه‌بندی متوسط تا ریز در عایق‌کاری لوله‌ها، عایق کاری صفحات، کاشی (آجر) سقفی صوتی، ریخته‌گری طاق بتنی پیش‌ساخته و ریخته‌گری سطوح (عرشه) سقف استفاده می‌شود. پرلیت به کاهش وزن، عایق‌کاری صوتی و گرمایی و تولید مواد نسوز کمک می‌کند.

کمک صافی

از پرلیت منبسط شده و پرلیت آسیاب شده به عنوان فیلتر کمکی در تولید و تهیه غذاهایی مانند شکر، انواع روغن‌ها و آب‌میوه‌ها استفاده می‌شود. همچنین از این نوع پرلیت‌ها در فیلتراسیون محصولات شیمیایی و فاضلاب‌ها (سیالات خروجی) صنایع مختلف استفاده می‌شود.

محصولات باغبانی (و گل‌کاری)

پرلیت منبسط شده با داشتن خواصی چون چگالی کم و ظرفیت جذب بالا برای اصلاح خاک مناسب است. محصولات منبسط شده باعث ایجاد نفودپذیری خوب ، تهویه و ذخیره‌سازی آب در خاک می‌شوند. این محصولات به عنوان منبع آلومینیوم، پتاسیوم و سدیم (با ارزش غذایی) نیز شناخته می‌شوند.

پرلیت‌ منبسط شده در گلخانه (قلمستان)های نگهداری خاک نیز چنین مزایایی را نیز فراهم می‌کند. این محصول به عنوان یک زیرلایه سبک وزن، کار پیوندزنی (نشاکاری) را تسهیل می‌کنند.

همچنین از پرلیت منبسط شده به عنوان زیرلایه‌ی در حال رشد، محیط کشت ریشه‌ها، زیرلایه‌ی در حال رشد در هیدروپونیک (رشد و نمو گیاهان در آب‌های مغذی برای تقویت آن‌ها)، حامل کود، به عنوان افزودنی در تغذیه‌ی حیوانات، در برخی محل‌ها به عنوان حامل افزودنی‌های مایع، چسب، عامل ضد کلوخه (کیک شوندگی)، کمک گوارشی، به عنوان افزودنی در کودهای کشاورزی (برای کاهش بو و بهبود حاصل‌خیزی آن‌ها) استفاده می‌شود.

پرکننده

از پرلیت منبسط‌ شده به عنوان پرکننده تولید رنگ‌های مخصوص بافندگی و در زیر پوشش‌های پلاستی‌سل (نرم سل) خودکار استفاده می‌شود. هدف از این کار کاهش وزن و بهبود عایق‌بندی صوتی است.

همچنین از این ماده در فوم‌ (اسفنج)‌های ترکیبی، ترکیبات قالب‌گیری پلی‌استری وسایل نقلیه و پر کننده‌های بدنه (با هدف کاهش وزن و بهبود ویژگی‌های صیقل‌کاری) استفاده می‌شود. شکل کروی پرلیت منبسط شده باعث می‌شود تا استفاده‌ی بیشتری از آن‌ها در مقایسه با سایر پرکننده‌ها با اشکال نامنظم شود.

همین کروی بودن پرلیت منبسط شده باعث می‌شود تا تاثیر کمی بر ویسکوزیته‌ی ذوب یا پلاستی‌سل داشته باشد.

سایر مصارف

از پرلیت منبسط شده به عنوان سنگدانه (متراکم) در دیوار (حصار)کشی، بتن سبک و پوشش‌های نسوز سبک‌وزن (در سازه‌های بتنی و فولادی) استفاده می‌شود. همچنین از این ماده به عنوان عایق برودتی در مخازن ذخیره‌سازی گازهای مایع‌ (شده) و  به عنوان پرکننده سبک در عایق‌بندی‌ فضاهای ساختمانی استفاده می‌شود.

استخراج پرلیت منبسط شده به چه صورت است ؟

هزینه‌های پایین معدن‌کاری سطحی در مقایسه با روش‌های زیرزمینی باعث شده تا تولید کنندگان در سرتاسر جهان مجاب به استفاده از روش‌های سطحی شوند. بیشتر معادن پرلیت از روش‌های تراشه‌برداری یا آتش‌کاری و یا هر دو استفاده می‌کنند.

اگر پرلیت نرم و ترد، خرد شده (تشکیل قطعات زاویه‌دار تا نیمه زاویه‌دار) یا به شدت درزدار باشد، آنگاه از روش تراشه‌برداری استفاده می‌شود. با استفاده از این روش هزینه‌ها تا میزان قابل توجهی کاهش می‌یابند.

در صورتی که نتوان از روش تراشه‌بردای برای شکستن پرلیت استفاده کرد، آنگاه از روش آتش‌کاری استفاده می‌شود. در هنگام آتش‌کاری می‌بایست دقت نمود تا شکستگی‌ در سنگ به گونه‌ای ایجاد شود که از تولید خاکه و ذرات بسیار ریز و مواد بسیار درشت جلوگیری شود.

کار بارگیری مواد خرد و گاها سنگ‌شکنی شده توسط بارکننده‌های جلو-عقبی، اکسکاواتورها یا اسکریپرها انجام می‌شود. در این عملیات ترابری از کامیون‌ها یا نوار نقاله‌ها برای انتقال این مواد به کارخانه‌ی فرآوری استفاده می‌شود.

از روش استخراج انتخابی برای کمینه کردن استخراج ریولیت یا ابسیدین استفاده می‌شود. اگر بافت‌های پرلیت استخراج شده متنوع باشند، آنگاه اغلب این بافت‌ها ترکیب شده تا ماده‌ای با ویژگی های یکسان (پایدار) در آسیاب‌کنی تولید شده و بتواند نیاز‌های بازار را تامین کند.

فرآوری پرلیت منبسط شده به چه صورت است ؟

فرآوری پرلیت سه مرحله‌ی (خط) اصلی خام، پرلیت منبسط شده و ریزگوی‌ها را دنبال می‌کند. پرلیت‌های خام و منبسط‌ شده محصولات اصلی هستند. پرلیت منبسط شده به دو دسته‌ی حبابی (اسفنجی) (چندسلولی) و ریزگوی‌ها (عمدتا تک سلولی) تقسیم می‌شوند.

پرلیت منبسط‌ شده

زمانی که پرلیت در معرض دمای نرم‌شدگی خودش قرار می‌گیرد می‌تواند تا چهل برابر حجم اولیه‌ی خود منبسط شود. دمای انبساط پرلیت بین 700 تا 1000 درجه‌ی سانتی‌گراد است. برای پرلیت منبسط شده از دو کوره‌ی منبسط کننده‌ی عمودی ثابت و کوره‌ی منبسط کننده افقی دوار استفاده می‌شود.

اصول عملیاتی هر دو کوره یکسان است. پرلیت، سنگ‌شکنی شده و دانه‌بندی شده فورا وارد کوره می‌شوند. دراثر اعمال حرارت، تبخیر آب محتوی و نرم‌شدگی شیشه همگام با یکدیگر صورت می‌گیرند. پس از این مرحله ذرات کف‌مانند با چگالی کم، مساحت سطح زیاد و رنگ روشن یا سفید تولید می‌شوند.

استفاده از کوره عمودی در مقایسه با کوره افقی رواج بیشتری دارد. ممکن است پرلیت دانه‌بندی شده (که ممکن است در معرض در حرارت قرار بگیرد یا خیر) توسط نیروی گرانش و از طریق یک دهانه‌ی کناری وارد کوره شود. ذرات پرلیت منبسط شده توسط جریان هوای رو به بالا حمل شده و وارد سیستم سیکلون می‌شوند.

ذرات منبسط نشده از کوره عبور کرده و از سیستم خارج می‌شوند. این در حالی است که ذرات خردشده به سمت بالا حرکت کرده و در کیسه‌خانه‌ی موجود در داخل کوره افقی دوار جمع‌آوری می‌شوند. در این حالت خوراک از بالا به داخل کوره ریخته می‌شود.

در کوره عمودی نیز ممکن است خوراک قبل از وارد شدن به داخل کوره تحت پیش‌حرارت بگیرد (ممکن است تحت حرارت قرار نگیرد). با چرخش کوره خوراک‌های توسط بالابرها به حرکت درآمده و توسط مارپیچ‌های موجود در طول لوله به پایین حرکت می‌کنند.

طبقه بندی پرلیت منبسط شده

سپس پرلیت منبسط شده انتخابی به درون سیستم سیکلون و کیسه خانه کشیده ‌می‌شوند بعد از انجام عملیات دانه‌بندی در سیکلون، ممکن است محصول آسیا شده و پس از طبقه‌بندی به عنوان کمک صافی از آن استفاده شود. همچنین ممکن است عملیات دیگری بر روی این محصول بر روی سطح انجام گیرد تا در موارد دیگری بکار رود.

محصولات نهایی بسته‌بندی (کیسه) شده و به صورت فله‌ای در سیستم‌های حمل و نقل ریلی یا کامیون‌ها (اغلب به دلیل اختلاف فشار) یا در درون کانتینرها بارگیری شوند. چگالی‌ها و مقاومت‌ها ذرات پرلیت منبسط شده بسته به مصرف نهایی و متفاوت است.

می‌توان چگالی نهایی و بازیابی محصول را (مانند بازدهی سوخت منبسط‌کننده) بهبود بخشید. این کار از طریق اعمال پیش‌حرارت به خوراک کوره انجام می‌شود. دانستن این نکته مهم است که انبساط پرلیت‌ها یکسان نیست.

پرلیت بر اساس ویژگی‌های انبساطی خود به دو دسته‌ی زنده یا مرده تقسیم می‌شود. به نظر می‌رسد بهترین میزان آب‌محتوی پرلیت در تمام شرایط بین 3.2 الی 3.7 درصد است.

انبساط پرلیت به چه صورت است ؟

انبساط موثر ذرات پرلیت به طور عمده به نسبت مساحت سطح به حجم آن‌ها بستگی دارد. در انجام آزمایشات، توزیع تک نمایی به سایر مدل‌ها ترجیح داده می‌شود. ابعاد کوچک لوله‌ (مجرا)های کوره انبساط آزمایشگاهی (عموما با طول 1 الی 2 متری) باعث ایجاد حساسیت در ابعاد ذرات خوراک می‌شود.

بهتر است برای ایجاد انبساط در یک لوله‌ی یک متری از مش 50- 100+ در دمای 700 درجه سانتی‌گراد استفاده شود. گفتنی است که می‌توان از مش 30- 50+ در دمای 800 درجه نیز استفاده کرد.

پرلیت منبسط شده تابع ترکیبات (نسبت اجزای سازنده) خودش (به ویژه آب محتوی)، عوامل یا مواد گدازآور (کلسیوم، سدیم و پتاسیم)، نرخ خوراک‌دهی به کوره، وجود ذرات ریز و خاکه در خوراک، دمای نرم شدگی، دمای کوره و مدت زمانی ماندن ذرات در معرض حرارت است.

فاکتورهای دیگری که بر پرلیت منبسط شده تاثیر می‌گذارند عبارتند از رطوبت، فشار جو و دمای محیط. در صورتی که کوره تحت تاثیر تغییرات فصلی و تغییر ارتفاع قرار بگیرد می‌توان پارامترهای تغییر یافته را اندازه‌گیری کرد.

شرایط مناسب برای انبساط

شرایطی که بر موقعیت کوره تاثیر می‌گذارند عبارتند از دما، رطوبت، احتراق، جریان هوا و غیره. انبساط برای پرلیت منبسط شده بیش از آن که یک علم تلقی شود به عنوان یک هنر شناخته می‌شود. انجام عملیات انبساط پرلیت به طور عمده به هنر اپراتور بستگی دارد.

برای دستیابی به یک انبساط خوب می‌بایست حرارت به درون ذرات پرلیت نفوذ کند. ذرات گرد، چند سلولی و دیواره‌های ضخیم حبابی می توانند ساختار خود را به طور کامل حفظ کنند. از این رو میل به تولید این ذرات در ساخت و ساز و باغبانی زیاد است.

اعمال پیش‌حرارت به خوراک پرلیت، افزایش دمای کوره و یا بهینه‌سازی ابعاد خوراک راه‌های موثری برای کاهش مصرف انرژی هستند. بقیه‌ی پرلیت‌ها حساسیت بیشتری به دمای کوره دارند. زمانی که این ذرات در معرض حرارت قرار می‌گیرند تمایل به خرد شدن دارند.

همچنین در اثر حرارت اعمال حرارت به این ذرات دیواره‌های حبابی تولید می‌شوند. این دیواره‌ها کمک صافی‌های بهتری در مقایسه با سایر پرلیت‌ها تولید می‌کنند. خروجی هر کدام از این عملیات‌ها برای عرضه در بازار مناسب می‌باشند.

انبساط و آزمایش پرلیت منبسط شده تحت شرایط مختلفی انجام می‌شود. از این رو برای انجام عملیات انبساط و انجام آزمایش می‌بایست از شرایط استانداردی استفاده کرد. هرچه چگالی یک نمونه پرلیت منبسط شده در مقایسه با یک نمونه استاندارد بیشتر باشد، شدت  انرژی بیشتر برای تولید آن مورد نیاز است.

نتایج آزمایشات را می‌توان به نسبت بین یک نمونه ناشناخته و استاندارد کاهش داد یا متغیرهای آن را تعدیل کرده و یا می‌توان آن را نسبت به یک نمونه استاندارد نرمالایز کرد. در آخر باید گفت می‌بایست تا جایی که امکان دارد پارامترهای بیشتری را کنترل کرد. کنترل و آزمایش این پارامترها می‌بایست توسط یک تکنسین با تجربه انجام شود.