Когда слышишь 'огнеупорный базальтовый материал', многие сразу представляют себе нечто вроде минеральной ваты. Но на деле это сложный композит, где базальтовое волокно работает в связке с другими компонентами. Помню, как на одном из объектов в Яане пытались использовать чистый базальт для изоляции печи - через месяц появились трещины в зонах термического удара. Именно тогда стало ясно: ключ не в самом базальте, а в том, как его модифицировать и с чем сочетать.
В промышленности до сих пор нет единого стандарта. Кто-то считает огнеупорным материал с температурой плавления выше 1000°C, но для базальта это слишком упрощённо. Его поведение зависит от степени кристаллизации - тот же базальтовый холст может вести себя по-разному при циклическом нагреве. На нашем производстве в Чжума пришлось разрабатывать собственные методики тестирования, потому что ГОСТы не учитывали специфику местного сырья.
Особенность сычуаньских базальтов - повышенное содержание железа. С одной стороны, это даёт лучшую термостойкость, с другой - требует особого подхода к переплавке. В 2017 году мы потеряли партию материала именно из-за неучтённых примесей - плавильная печь выдавала нестабильные волокна. Пришлось совместно с технологами из ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив адаптировать температурные режимы.
Сейчас мы используем трёхуровневую классификацию: для температур до 600°C, 600-900°C и свыше 900°C. Но и это условно - многое зависит от динамики нагрева. Например, для печей карбида бора нужен материал, выдерживающий не просто высокую температуру, но и перепады при загрузке шихты.
Основная ошибка мелких производителей - попытка экономить на гомогенизации шихты. Базальт из разных карьеров ведёт себя по-разному даже в пределах одного месторождения. Мы в промышленном парке Чжума научились смешивать сырьё из трёх точек добычи - это даёт стабильную вязкость расплава.
Процесс плавки - отдельная история. Если перегреть всего на 50°C выше оптимальных 1350°C - получаются хрупкие волокна с низкой эластичностью. Как-то пришлось забраковать целую партию огнеупорных матов из-за того, что новый оператор не учёл влажность сырья. Пришлось вводить дополнительную камеру подсушивания.
Самое сложное - калибровка волокна. Для огнеупорных изделий нужна фракция 9-13 микрон, но добиться этого при непрерывном производстве - настоящее искусство. На линии глубокой переработки в ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив нам удалось настроить систему до таких параметров, что отклонение не превышает 0,7 микрона.
В проектной документации обычно пишут 'огнеупорный базальтовый материал', но не уточняют режим эксплуатации. А ведь от этого зависит всё - от плотности укладки до способа крепления. Например, для футеровки печей карбида бора мы используем послойную укладку с разной ориентацией волокон - это предотвращает усадочные трещины.
Запомнился случай на запуске второй очереди производства - при монтаже теплоизоляции рабочие уплотнили маты больше расчётного. В результате при тепловых расширениях возникло напряжение, и крепёж начал выходить из строя. Пришлось экстренно переделывать - теперь всегда оставляем технологический зазор.
Ещё один важный момент - совместимость с другими материалами. Базальт не всегда 'дружит' с металлоконструкциями при высоких температурах, особенно если есть конденсат. Пришлось разрабатывать специальные прокладочные слои из комбинированных материалов.
Самая дорогая ошибка - попытка сэкономить на связующих. Пытались использовать органические смолы вместо силикатных - при 400°C материал терял прочность. Пришлось вернуться к проверенным составам, хоть они и дороже.
Неожиданно хорошо показал себя метод послойного напыления - особенно для сложных поверхностей. Правда, пришлось дорабатывать оборудование, чтобы добиться равномерной плотности. Зато теперь можем делать бесшовные покрытия любой конфигурации.
Из последних находок - добавление микропримесей карбида бора в состав. Это немного увеличивает стоимость, но радикально улучшает стойкость к термическим ударам. Кстати, продукция марки 'Хуангэн' от ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив как раз содержит подобные модификаторы.
Сейчас активно экспериментируем с базальто-керамическими композитами. Получается интересный симбиз - базальт даёт вязкость, керамика - твёрдость. Но пока не можем добиться стабильности при длительных нагрузках свыше 1100°C.
Основное ограничение - стоимость глубокой переработки. Технологии, которые использует ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив на своей линии в 2000 тонн, достаточно энергоёмки. Но без этого нельзя добиться нужного качества огнеупорных изделий.
Вижу будущее за гибридными материалами, где базальт будет работать в паре с другими огнеупорами. Уже есть обнадёживающие результаты по комбинациям с муллитом и корундом. Но это уже тема для отдельного разговора.
