Огнеупорные материалы, рекомендуемые для футеровки печей обжига извести, используемые в пищевой промышленности по производству сахара.

Производство извести для сахарной промышленности заключается в обжиге известняка, при этом используются шахтные и вращающиеся печи.

Основными критериями для выбора огнеупорных  изделий,  применяемых при выполнении работ по футеровке печей,  являются:

1. Отсутствие в огнеупоре составляющих, способных загрязнить известь. Таковыми могут быть хромосодержащие добавки в основных огнеупорах, способные с СаО при температуре выше 1100 градусов Цельсия образовывать соединение 9СаО CrO 3Cr 2O 3, содержащее оксид CrO3, который является биологически активным ядом.
2. Технологические особенности работы печей в сахарной промышленности – максимальная температура в печи 1400 градусов Цельсия и не постоянный режим работы.
3. Огнеупоры, используемые в таких печах должны иметь огнеупорность не менее  чем на 200 градусов Цельсия превышающую рабочую температуру (по А. С. Бережному), и способные работать без разрушения при прерывном графике эксплуатации, иметь низкий КТЛР (коэффициент термического линейного расширения) и высокую термопрочность.

Обжиг извести может производиться в печах 2-х типов – шахтных и вращающихся, из которых по затратам на постройку и расходу теплоносителя предпочтительнее  шахтные.

В обоих типах печей футеровка состоит из 3-х слоев – наружного

( теплоизоляционного), промежуточного (арматурного) и рабочего.

Теплоизоляционный слой футеровки выполняется из теплоизоляционных изделий, либо матов, либо блоков из волокнистых стеклокристаллических материалов.

Арматурный слой выполняется из шамотных изделий с содержанием 28-32%

Al_²O_³.

Рабочий слой футеровки выполняется дифференцированно с подбором огнеупоров, исходя из условий эксплуатации.

Вращающаяся печь представляет собой трубу, наклоненную вдоль продольной оси к горизонту под углом 5-15 градусов. В верхнюю часть трубы загружается известняк. По длине печи рабочее пространство делится на зоны от загрузочного торца условно:

- подсушки;

- подогрева;

- кальцинирования;

- обжига;

- охлаждения и выгрузки.

Шахтная печь. Распределение зон обжига в шахтной печи:

I – зона подогрева, II – зона обжига, III – зона охлаждения.

Первые 3 зоны примерно равновелики по длине, 4-я – вдвое длиннее, а 5-я - в 5 раз длине трех первых  зон.

Первая зона, служащая для приема известняка, подвергается ударному и истирающему воздействию кусков известняка при температуре около 300 градусов Цельсия.

Отличительным условием службы второй зоны является повышение температуры до 600 градусов Цельсия.

В зоне кальцинирования происходит разложение известняка – образование оксида кальция ( Ca O) при температурах 900 – 1100 градусов Цельсия.

В зоне спекания завершается разложение известняка и спекание извести при 1100 – 1400 градусов Цельсия.

Основной разрушительный фактор – взаимодействие CaO  с рабочей футеровкой.

Исходя из описанного процесса получения извести, для выполнения рабочей футеровки могут быть рекомендованы следующие виды огнеупоров:

- зона подсушки  и подогрева должна иметь рабочую футеровку из изделий прочных, устойчивых к истиранию и ударам;

- в зоне кальцинирования футеровка наряду с истиранием, при повышенных температурах, воспринимает воздействие CaO, поэтому она должна выполнятся из изделий с повышенным содержанием Al _² O_³,

- зона обжига должна футероваться муллитокорундовыми огнеупорами;

- зона охлаждения – шамотными огнеупорами.

Из вышеизложенного вытекает:

1. Зона подсушки и подогрева должна  футероваться шамотными изделиями с содержанием Al_² O_³ не менее 32 %, предпочтительно с содержанием 36-39%, марки ШПД-39.
2. Зона кальцинирования должна футероваться муллитовыми изделиями с содержанием Al_² O_³ – 60-62 %, марки МЛС-62.
3. Зона обжига должна футероваться муллитокорундовыми изделиями марки МКВ-72.

Шахтная печь имеет рабочее пространство в форме усеченного конуса с небольшой разницей диаметров верхнего и нижнего основания, расширенная к низу, во избежание зависания известняка при самопроизвольном перемещении сверху вниз в рабочем пространстве печи.

Верхняя часть печи - загрузочная, нижняя – разгрузочная. В нижней части рабочего пространства печи установлены формы, где помещены горелки, через которые осуществляется обогрев известняка внутри печи. Принципиальной разницей  в разделении рабочего пространства по зонам, в сравнении с вращающимися печами – нет, поэтому огнеупоры для футеровки зон  - идентичны.

Преимуществами рекомендуемых изделий являются:

1. экологическая чистота;
2. отсутствие усадки изделий в эксплуатации, поскольку при их изготовлении производится обжиг при более высоких температурах, чем температура эксплуатации;
3. низкий  КТЛР делает их устойчивым при изменении температуры при изменении температуры во время остановки печи.

Все марки огнеупорных изделий, используемых в печах, марок ШПД-39, МЛС-62, МКВ-72, на Украине изготавливает ЧАО «Белокаменские огнеупоры».

Автор:

Кандидат технических наук,  доцент кафедры «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов» ДМетАУ  Романовский Л. Б. ,

председатель наблюдательного совета ЧАО «Белокаменские огнеупоры» Огородний Д.В.