Футеровочные огнеупорные материалы

Футеровка – слой огнеупора, покрывающий внутреннюю часть печи, служит для защиты корпуса от воздействия высоких температур и снижения теплопотерь через корпус. На различных участках вращающейся печи преимущественно используются следующие огнеупорные материалы (рис. 31).

 

Рис. 31. Футеровка вращающейся печи мокрого способа производства

 

I участок – область теплообменных устройств (зоны сушки и частично подогрева);

II участок – подготовительные зоны (часть зоны подогрева и декарбонизации);

III участок – высокотемпературные зоны (экзотермических реакций и спекания).

Первая половина холодной части цепной завесы не футеруется. В этой области температура достаточно низкая, и потери через корпус незначительны. При этом происходит увеличение внутреннего диаметра печи, снижается скорость газового потока и, следовательно, пылеунос. Вторая половина зоны сушки при температуре материала до 100ºС футеруется бетоном на портландцементной связке и для противодействия истиранию армируется. Армирование может производиться металлическими спиралями диаметром ~ 100 мм и толщиной прутка 6…10 мм, которые привариваются к корпусу, а затем заливаются бетоном. При плохой грануляции материала температура порошкообразной смеси в горячей части цепной завесы достигает ~ 400ºС, тогда эта часть футеруется огнеупорным бетоном на основе жидкого стекла или глиноземистого цемента. Для предотвращения истирания эту часть цепной завесы рекомендуется покрывать жаростойкими металлическими бронеплитами. Участок цепного коврика следует футеровать шамотным кирпичом.

II-ой участок футеруется шамотным огнеупором без связки. В качестве связки может также применяться портландцементная суспензия или специальный мертель. Химический состав шамотного кирпича следующий: SiO₂ = 67…50%, Al₂ O₃ = 28…45%, Fe₂ O₃ ≈ 5%, термостойкость более 50 циклов, огнеупорность более 1580ºС. Несмотря на высокую огнеупорность шамотный кирпич нельзя укладывать на участках, где температура выше 1100ºС, так как кислый огнеупор с избыточным СаО сырьевой шихты образует эвтектику в системе CaO– SiO₂– Al₂ O₃ при 1163ºС и, следовательно, в результате интенсивного химического взаимодействия происходит растворение алюмосиликатов в обжигаемом материале с разрушением футеровки.

Зона спекания – самый ответственный участок печи, так как здесь на футеровку воздействуют высокая температура и клинкерный расплав. Вследствие того, что клинкер является оснóвным материалом, то и огнеупор для данной зоны должен быть оснóвным. Наибольшее распространение в настоящее время имеют огнеупоры на основе М gО.

По содержанию М gО и связки определяется название огнеупора. Хромомагнезитовый: М gО ≥ 42%,   С r₂ O₃ ≥ 15%,  магнезитохромитовый:   М gО ≥ 60%,   С r₂ O₃ ≈ 10%,  огнеупорность этих материалов более 1750ºС;  периклазошпинельный М gО ≥ 60%, Al₂ O₃ ≈ 6 %, периклазовый М gО ≥ 90%, огнеупорность которых более 1900ºС. Чем больше М gО и меньше кислой составляющей, тем выше огнеупорность, но клинкер труднее припекается к огнеупору, т.е. хуже образуется обмазка. Это приводит к ряду отрицательных последствий: снижаются стойкость футеровки и теплоизоляция, увеличиваются потери тепла через корпус и общие потери тепла. Кроме того, все огнеупоры, содержащие повышенное количество М gО, обладают пониженной термостойкостью (3…5 циклов смены температур), поэтому при возникающих теплосменах в огнеупоре образуются сколы кирпича на глубине 20…30 мм от поверхности.

Футеровка  вращающейся печи сухого способа производства осуществляется такими же огнеупорными материалами, как и в печи мокрого способа: подготовительные зоны – шамотным огнеупором, а спекания – кирпичом на основе М gО (рис. 32).

 

Рис. 32. Футеровка вращающейся печи сухого способа производства

 

При футеровке циклонных теплообменников используется многослойная футеровка, состоящая из теплоизолирующего и защищающего от износа огнеупорного слоя. Теплоизолирующий слой выполняется панелями из силиката кальция или легковесных огнеупорных кирпичей. При футеровке теплообменника широко используется огнеупорный бетон.