Когда речь заходит о композитной керамической футеровке на основе sialon, многие цементные заводы до сих пор путают её с обычной корундовой керамикой. На самом деле разница принципиальная — особенно в зонах истирания под углом 45°, где sialon сохраняет стабильность при 1200°C, тогда как альтернативы начинают трескаться уже после 800 циклов нагрева.
В 2022 году на цементном заводе под Воронежем мы столкнулись с классической проблемой: футеровка циклона теплообменника выходила из строя каждые 4 месяца. После перехода на композитную структуру sialon-керамики от ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии интервал увеличился до 11 месяцев. Ключевым оказалось сочетание карбида кремния с нитридом алюминия — такая структура выдерживает не только абразивный износ, но и термические удары при перепадах от 300°C до 900°C за 20 секунд.
Кстати, многие недооценивают важность пористости. В тех же условиях эксплуатации образцы с открытой пористостью 3% служили на 40% дольше, чем с 7% — это видно по микротрещинам в зоне контакта с клинкерной пылью. На сайте https://www.xinkexin.ru есть конкретные данные по тестам в условиях щелочной коррозии, но я бы рекомендовал дополнительно проверять образцы в собственной лаборатории — у нас, например, выявили интересную аномалию при контакте с соединениями калия.
Заметил, что некоторые производители пытаются экономить на толщине переходного слоя. На одном из объектов в Татарстане уменьшили слой с 15 мм до 8 мм — через полгода появились отслоения в зоне наибольшего давления. Пришлось экстренно менять всю секцию, хотя сама керамика была без дефектов.
Зимний монтаж на Уральском цементном заводе показал: предварительный прогрев до +5°C — не прихоть, а необходимость. При -10°C эпоксидный компаунд кристаллизуется, и адгезия падает на 60%. Кстати, технологи композитной керамической футеровки из ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии изначально предлагали модифицированный состав для низких температур, но его стоимость была выше стандартного на 25%.
В зоне загрузки мельницы сырья часто ошибаются с геометрией плиток. Классические прямоугольные элементы в углах дают концентрацию напряжений. После трёх неудачных попыток перешли на трапециевидные элементы с пазогребневым соединением — ресурс вырос с 8 до 22 месяцев.
Интересный момент: при виброуплотнении футеровки многие используют частоту 100 Гц, хотя для sialon оптимальнее 80-85 Гц — меньше риск образования микротрещин по границам зёрен. Проверяли на трёх разных производствах, везде одинаковый результат.
На заводе в Сланцах полностью заменили базальтовые плиты в сепараторе сырьевой мельницы. Первые полгода экономия составила 340 тысяч рублей только на сокращении простоев — раньше каждые 2 месяца останавливали на 8 часов для замены изношенных участков.
При этом в зоне гидравлического удара (нижняя часть циклонов) sialon футеровка показала себя неидеально — пришлось комбинировать с металлокерамическими вставками. Но это скорее особенность технологии, чем недостаток материала.
Важный нюанс: многие забывают, что sialon чувствителен к ударным нагрузкам при монтаже. На том же объекте разбили 12 плиток из-за неправильной центровки — пришлось срочно заказывать дополнительные. Теперь всегда беру запас 7-8% вместо стандартных 3%.
Если считать не по первоначальной стоимости, а по цене за тонну произведённого цемента, разница достигает 3.5 раз compared с высокоглинозёмистой керамикой. Особенно заметно в зонах с абразивно-ударным износом — например, в транспортёрных желобах горячего клинкера.
Но есть и подводные камни: для участков с химической коррозией (где преобладают хлориды) лучше подходит циркониевая керамика. Мы это выяснили опытным путём на производстве в Ставрополе — через 4 месяца sialon потерял 15% массы, хотя по паспорту должен был держаться год.
Кстати, ООО Шаньдун Синькэсинь Новые Материалы Технологии сейчас тестирует гибридный вариант с добавлением диборида титана — по предварительным данным, стойкость к щелочам повысилась на 40%. Жду результаты промышленных испытаний, если подтвердятся — будет прорыв для фильтр-мешков печных газоходов.
Тепловое расширение — многие инженеры берут стандартные коэффициенты для керамики, но у sialon они на 15-20% ниже. Из-за этого на стыках возникают зазоры, куда проникает мелкая фракция клинкера. На одном объекте пришлось переделывать весь узел крепления — увеличили компенсационные зазоры с 2 мм до 3.5 мм.
Ещё момент: толщина футеровки в зоне загрузки и выгрузки должна отличаться. В верхней части циклона достаточно 25 мм, в нижней — минимум 40 мм. Это кажется очевидным, но в трёх из пяти проектов видел одинаковую толщину по всей высоте.
Последнее наблюдение: после 2 лет эксплуатации футеровка для цементного производства показывает интересный эффект — поверхность становится гладкой, но не за счёт износа, а из-за спекания мелких частиц. Это дополнительно снижает сопротивление движению материала, хотя изначально такой эффект не прогнозировали.
