فرن عاكس
 | تتضمن هذه المقالة قائمة بالمراجع العامة ، لكنها تفتقر إلى الاستشهادات المضمنة الكافية . ( يوليو 2014 ) |
الفرن الارتدادي هو فرن معدني أو فرن معالجة يعزل المادة التي تتم معالجتها عن ملامسة الوقود ، ولكن ليس عن ملامسة غازات الاحتراق . يُستخدم مصطلح الارتداد هنا بمعنى عام للارتداد أو الانعكاس ، وليس بالمعنى الصوتي للصدى .
عملية
تحدد الكيمياء العلاقة المثلى بين الوقود والمادة، من بين متغيرات أخرى. يمكن مقارنة الفرن العاكس من ناحية بالفرن العالي ، حيث يتم خلط الوقود والمادة في غرفة واحدة، ومن ناحية أخرى، بأفران البوتقة أو التكميم أو الصهر ، حيث يتم عزل المادة المعنية عن الوقود وجميع منتجات الاحتراق بما في ذلك الغازات والرماد المتطاير. ومع ذلك، هناك عدد كبير جدًا من تصميمات الأفران، ولم يتم تعريف مصطلحات علم المعادن بشكل متسق للغاية، لذلك من الصعب التناقض بشكل قاطع مع وجهات نظر أخرى.
تنقسم تطبيقات هذه الأجهزة إلى فئتين عامتين، أفران الصهر المعدنية، وأفران المعالجة ذات درجات الحرارة المنخفضة المستخدمة عادةً للخامات المعدنية والمعادن الأخرى.
إن الفرن العاكس يعاني من عيب من حيث الكفاءة مقارنة بالفرن العالي بسبب فصل الوقود المحترق عن المادة المستخدمة، ومن الضروري الاستفادة بشكل فعال من الحرارة المشعة المنعكسة والاتصال المباشر بغازات العادم ( الحمل الحراري ) لتعظيم نقل الحرارة . تاريخيًا، استخدمت هذه الأفران الوقود الصلب، وقد أثبت الفحم البيتوميني أنه الخيار الأفضل. إن اللهب المرئي الساطع، بسبب المكون المتطاير الكبير، يعطي نقلًا حراريًا مشعًا أكثر من الفحم الحجري أو الفحم .
إن التلامس مع منتجات الاحتراق، والتي قد تضيف عناصر غير مرغوب فيها إلى المادة المعنية، يستخدم لصالح بعض العمليات. إن التحكم في توازن الوقود/الهواء يمكن أن يغير كيمياء غاز العادم نحو إما خليط مؤكسد أو مختزل ، وبالتالي يغير كيمياء المادة التي تتم معالجتها. على سبيل المثال، يمكن وضع الحديد الزهر في جو مؤكسد لتحويله إلى فولاذ خفيف منخفض الكربون أو حديد قضبان . إن فرن سيمنز مارتن في صناعة الفولاذ في الموقد المفتوح هو أيضًا فرن عاكس.
كانت الأفران العاكسة (والتي تسمى عادةً أفران الهواء في هذا السياق ) تُستخدم سابقًا أيضًا لصهر النحاس والبرونز والحديد الزهر لأعمال الصب . وكانت أيضًا، خلال أول 75 عامًا من القرن العشرين، فرن الصهر السائد المستخدم في إنتاج النحاس، حيث كانت تعالج إما الكلسين المحمص أو تركيز كبريتيد النحاس الخام. [1] وفي حين تم استبدالها بهذا الدور، أولاً بواسطة أفران الفلاش ومؤخرًا أيضًا بواسطة أفران Ausmelt [1] و ISASMELT ، [2] فهي فعالة جدًا في إنتاج الخبث مع خسائر نحاسية منخفضة. [1]
تاريخ
ربما كانت أول أفران ارتدادية في العصور الوسطى، وكانت تستخدم لصهر البرونز لصنع الأجراس. قدم بيرينغوتشيو أقدم وصف تفصيلي معروف. [3] تم تطبيقها لأول مرة على صهر المعادن في أواخر القرن السابع عشر. بنى السير كليمنت كليرك وابنه تالبوت قبابًا أو أفران ارتدادية في مضيق أفون أسفل بريستول في حوالي عام 1678. في عام 1687، بينما تم إعاقتهم عن صهر الرصاص (بسبب التقاضي)، انتقلوا إلى النحاس. في العقود التالية، تم اعتماد الأفران العاكسة على نطاق واسع لصهر هذه المعادن والقصدير أيضًا. كانت لها ميزة على الطرق القديمة بأن الوقود كان الفحم المعدني، وليس الفحم أو "الفحم الأبيض" (الخشب المجفف المفروم).
في تسعينيات القرن السابع عشر، استخدموا (أو شركاؤهم) الفرن العاكس (المعروف في هذه الحالة باسم الفرن الهوائي) لصهر الحديد الزهر لأغراض الصب . وقد استُخدم هذا الفرن في كولبروكديل وأماكن أخرى مختلفة، لكنه أصبح عتيقًا في نهاية القرن الثامن عشر مع إدخال فرن القبة للمسبك ، وهو نوع من أفران الصهر الصغيرة، ونوع مختلف تمامًا عن الفرن العاكس. [ بحاجة لمصدر ]
كان فرن التشكيل بالبرك ، الذي قدمه هنري كورت في ثمانينيات القرن الثامن عشر ليحل محل عملية الصقل القديمة ، أيضًا نوعًا من أفران الانعكاس. [ بحاجة لمصدر ]
ذوبان الألومنيوم
تُستخدم الأفران العاكسة على نطاق واسع لصهر خردة الألومنيوم الثانوية لاستخدامها في النهاية في صناعات الصب بالقالب. [4]
إن أبسط فرن ارتدادي لا يزيد عن صندوق فولاذي مبطن بطوب حراري من الألومينا مع مدخنة في أحد طرفيه وباب رفع رأسي في الطرف الآخر. توضع مواقد الزيت أو الغاز التقليدية عادةً على جانبي الفرن لتسخين الطوب ثم يُسكب الحمام النهائي من المعدن المنصهر في آلة صب لإنتاج السبائك . [4]
انظر أيضا
مراجع
- ^ abc WG Davenport, "Copper extract from the 60s into the 21st century," in: Proceedings of the Copper 99–Cobre 99 International Conference. Volume I—Planation Lectures/Movement of Copper and Industry Outlook/Copper Applications and Fabrication, Eds GA Eltringham, NL Piret and M Sahoo (The Minerals, Metals and Materials Society: Warrendale, Pennsylvania, 1999), 55–79.
- ^ JL Bill، TE Briffa، AS Burrows، CR Fountain، D Retallick، JMI Tuppurainen، JS Edwards، وP Partington، "Isasmelt—تحديث تقدم مصهر النحاس في جبل عيسى"، في: Sulfide Smelting 2002، محرران RL Stephens وHY Sohn (جمعية المعادن والفلزات والمواد: وارينديل، بنسلفانيا)، 2002، ص 181-193.
- ^ Vannoccio Biringuccio، “De la Pirotechnia”، Libro Settimo، MDXL (1540).
- ^ ab D. Florez-Orrego et al, (2023) "دراسة منهجية لتحسين استعادة الحرارة المهدرة وتكامل الطاقة المتجددة نحو إزالة الكربون من صناعة الألومنيوم." في: وقائع المؤتمر الدولي السادس والثلاثين حول الكفاءة والتكلفة والتحسين والمحاكاة والتأثير البيئي لأنظمة الطاقة - ECOS 2023، 25-30 يونيو. لاس بالماس دي جران كناريا، إسبانيا.
فهرس
- الموسوعة البريطانية ، الطبعة الرابعة عشر.
- ج. داي و آر إف تايليكوت (المحرران)، الثورة الصناعية في المعادن (1991)
- PW King، "القبة في بريستول"، علم الآثار والتاريخ الطبيعي في سومرست، المجلد 140 (لعام 1997)، 37-52
- PW King، "السير كليمنت كليرك واعتماد الفحم في علم المعادن"، معاملات جمعية نيوكومن 73(1) (2001-2)، 33-53
روابط خارجية
- . الموسوعة البريطانية . المجلد 11 (الطبعة الحادية عشرة). 1911. ص 358-362.
