Инновационные монолитные огнеупорные решения Компании Calderys для цементной промышленности

При температуре более, чем 950 °C , муллит может подвергаться воздействию щелочей. Лейцит и калиафелит кристаллизуются при наличии щелочи. Учитывая, такие факторы как температура и время мы имеем:

3 Al2
O3
,2SiO2
+ 6K+3CO - K2
O,Al2
O3,
2SiO2
+ 2 (K2
O,Al2
O3
) + 3C

(муллит) ( калиафилит)

Совместимые с NaO

(K,Na)2
,Al2
O3
,2SiO2
(калсилит)

Вышеупомянутая реакция увеличивает объем примерно до 29%

Высокоглиноземистые материалы с содержанием >80% Al2
O3
:

В небольших количествах лейцит и калиафелит могут образоваться при контакте с щелочами. Алюминаты калия могут образоваться при температуре более чем 1200 °C. В этом случае увеличение объема может достигнуть 17-20%. Контакт α - глинозема (корунд)иβ - глинозема с щелочами [(K, Na) 2O, nAl2O3] приводят к разрушению под воздействием щелочи. Реакция может иметь следующий вид:

11 Al2
O3
+ 2K + CO - K2
O,11Al2
O3
+ C

С возрастанием доли глинозема в связанной фазе в алюмосиликатных огнеупорах наблюдается возрастание реакций в присутствии увеличения щелочных паров, это приводит к увеличению объема вкраплений, вступающих в эти реакции. Это было выявлено, как главная причина для

трещин и разрушения огнеупоров в теплообменнике вращающихся

Fig. 3 Корундовый огнеупор обжиговых печей в цементной промышленности. при 1300°C в щелочной среде

Проникновение солей в огнупорный материал:

В зависимости от пористости и размеров этих пор соли (KCl или NaCl) могут проникать в огнеупор в стандартных эксплуатационных условиях. Поскольку температура уменьшится, новые соединения, возникшие в реакции с щелочами кристаллизуются с увеличением объема (порождение

Fig. 4 Пример огнеупора, депозита соли с разрыванием. «пропитанного»
химическими новообразованиями

Aбразивное воздействие:

Высокое абразивное воздействие на своды, стены, на газоходы или другие зоны падения клинкера- последствие циркуляции пыли и воздействия клинкера в различных зонах тепло-агрегатов. Входное кольцо, горячие зоны холодильника, фурма горелки - лучший пример зон сильного абразивного воздействия, только должным образом выбранное решение футеровки может принести ожидаемую длительную эксплуатацию огнеупора. Футеровка входного отверстия, входной камеры циклонов может разрушиться меньше чем через 6 месяцев, когда огнеупорный материал был не правильно подобран.

Как уменьшить и исключить образование разрушающих включений ?

Выбор материалов:

Использование специальных карбидокремниевых материалов уменьшает эффект щелочного воздействия и воздействия сырья и шлаков на футеровку. Многолетние тесты подтвердили, что специальный выбор материала с карбидом кремния, существенно увеличивают химическую стойкость огнеупоров. В тесте приведенном ниже, мы рассмотрим поведение огнеупора в щелочной среде (сульфаты, хлоры и карбонаты) и в различных температурах. В современных агрегатах цементной промышленности температуры в камере сгорания или даже в самой обжиговой печи могут повыситься до 1350°C и 1200°C соответственно. Это делает более сложной работу фактически используемых футеровочных материалов. Введение третичного и вторичного воздуха также изменяет существующие условия работы футеровки и может вызвать дальнейшее увеличение окисления огнеупоров. Таким образом выбор огнеупоров должен быть сделан на основе хорошего понимания специфических условий работы определенного агрегата .

Таблица 2 Тест на воздействие щелочной коррозии на огнеупоры с различным содержанием карбида кремния (температура горения <1100 °C)

Исследование подтверждает, что продукты с содержанием глинозема:> 25% и > 85% требует, что дополнение их карбидом кремния улучшает их стойкость. Маленькие трещины видимы на задней стороне испытуемого тигля. Ситуация изменяется при в более высокой температуре, которая имеется в камере сгорания, у входного кольца , своде головки печи, фурме горелки или в горячей зоне холодильника. При более высокой температуре содержание карбида кремния в огнеупорном бетоне имеет положительное значение.В бетонах на основе шамота небольшое добавление 5-10% карбида кремния создает положительный эффект. Подобная ситуация появляется в бетонах на основе муллита и более высоко глиноземестом материале. Это было также доказано в практике, что продукты, содержащие между 5-15% из карбида кремния представляют превосходные показатели по сопротивлению щелочной коррозии и абразивному воздействию.

Таблица 3 Тест на воздействие щелочной коррозии на огнеупоры с различным содержанием карбида кремния (температура горения <1100 °C)

Шамот

Бетоны с Al2
O3
содержание Al2
O3
>25%;

Муллит

Бетоны, содержание

Al2
O3
>85%;

Детальное наблюдение процессов позволило «Calderys» создать полный дипазон материалов с карбидом кремния, которые могут значительно уменьшить существующие проблемы. Для избежания щелочной коррозии и налипания гарнисажа, не всегда необходимо использовать продукты, с высоким уровнем содержания карбида кремния (60-70%). Из-за значительногоокисления при высокой температуре такие материалы могут вызвать очень сильное тепловое расширение и создать проблемы.

Fig. 6 Поверхность бетона с 65% SiC после окисления

Компания «Calderys» была пионером в создании материалов с низким содержанием карбида кремния в цементной промышленности. Многолетний опыт подтверждает их успешное применение в обжиговой печи, камере сгорания, фурме горелки, входного кольца, или в горячей зоне холодильника.

Таблица 4. Стандартные карбидокремниевые материалы для камеры сгорания, входного кольца подающей трубы, свода холодильника

Все продукты, представленные в таблице могут использоваться в различных агрегатах, по необходимости, они могут быть нанесены как торкретированием, или как заливной или саморастекающийся бетон, по технологии «спрейкаст». При окислении карбида кремния образуется кварцит, который «затыкает» поры в огнеупоре и уменьшает пористость материала с низким содержанием (5-30%) карбида кремния.

III Заключение:

Кирпичная футеровка была заменена на соответствующие монолитные решения в цементой промышленности. Ограничения времени и отсутствие надлежащего обучения для персонала, который монтирует футеровку, были первыми препятствиями для введения монолитных решений футеровки. Большие успехи достигнуты за счет развития инновационных решений, таких как LCC (низко цементных бетонов), и ULCC (бетонов с ультра низким содержанием бетона) объединенных с современными монтажными технологиями, таких как саморастекающийся бетон, технологии «спрейкаст», и технологии торкретирования.

Наши технические решения развиваются при партнерских отношениях с клиентами, увеличивают стойкость футеровки, они применимы для различных зон агрегатов в цементной промышленности и могут устанавливаться при помощи различных технологий.