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伴隨著回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速的提高,加上窯內(nèi)物料、氣體成分復(fù)雜且在高溫下會(huì)與耐火材料的表面發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)作用,特別是堿氯硫等有害元素在窯尾的循環(huán)富集,加劇了對(duì)耐火材料的侵蝕和破壞。這些因素都對(duì)回轉(zhuǎn)窯用耐火材料提出了更高的要求。
一、影響新型干法回轉(zhuǎn)窯耐火磚壽命的因素
1、機(jī)械力作用
回轉(zhuǎn)窯是一個(gè)帶有傾斜角度橫臥的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備,這個(gè)傾斜角度使得窯內(nèi)耐火磚有自然向窯頭擠壓的趨勢(shì)。
常溫下耐火磚的抗壓強(qiáng)度一般在50MPa以上,可抵抗耐火磚的擠壓,但隨著窯內(nèi)溫度升高,加上受到窯內(nèi)堿性成分的侵蝕,耐火磚的耐壓強(qiáng)度會(huì)大幅下降,一旦超過耐壓極限,耐火磚就會(huì)損壞、掉落,造成紅窯事故,嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。
2、熱應(yīng)力
窯爐在烘爐升溫過程中,耐火材料受高溫產(chǎn)生熱膨脹,造成相鄰耐火材料之間相互擠壓?;剞D(zhuǎn)窯內(nèi)大量使用堿性磚的情況下,其膨脹率很大。因此,回轉(zhuǎn)窯點(diǎn)火烘窯初期嚴(yán)格按照升溫制度進(jìn)行升溫保溫,若升溫過快,窯筒體的溫度來不及升上去,不能補(bǔ)償耐火磚的膨脹,造成耐火磚的壓應(yīng)力急劇升高。為確保耐火磚的使用壽命,須嚴(yán)格按照升溫曲線升溫。
3、化學(xué)侵蝕
耐火材料會(huì)受到高溫液相以及堿鹽等有害物質(zhì)和部分有害氣體的滲透侵蝕。高溫下熟料液相會(huì)與耐火磚表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),若煅燒溫度過高,熟料液相量升高,熟料與耐火材料的化學(xué)反應(yīng)會(huì)加劇,導(dǎo)致熟料與耐火材料的熱端的反應(yīng)層加深,因反應(yīng)層與磚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異,發(fā)生質(zhì)的變化。
這些化學(xué)侵蝕導(dǎo)致磚體失去穩(wěn)定性,使其變得脆弱、容易剝落,并且空隙擴(kuò)大,使得磚體更容易吸收水分。化學(xué)侵蝕物質(zhì)還可能在磚體表面產(chǎn)生沉積物,進(jìn)一步影響磚體的性能,由于這些因素共同作用,降低了耐火磚的抗壓強(qiáng)度、耐熱性能和尺寸穩(wěn)定性,從而縮短了回轉(zhuǎn)窯耐火磚的使用壽命。
二、回轉(zhuǎn)窯常用耐火材料的選擇
1、澆注料
回轉(zhuǎn)窯多采用高鋁澆注料,高鋁耐火澆注料是以高鋁質(zhì)原料為骨料和粉料,加入結(jié)合劑制成的耐火澆注料。高鋁耐火澆注料具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的抗熱震、抗磨蝕等性能。根據(jù)抗高溫?zé)釕?yīng)力及機(jī)械應(yīng)力的不同,耐火澆注料Al2O3含量應(yīng)從45%到95%,而施工方式又震搗、自流及噴射方式等,澆注料整體牢固,運(yùn)行穩(wěn)定。
2、鎂鋁、鎂鐵尖晶石磚
現(xiàn)代水泥回轉(zhuǎn)窯以干法水泥窯為主,而鎂質(zhì)堿性耐火材料在干法水泥回轉(zhuǎn)窯中得到應(yīng)用,其中鎂鋁、鎂鐵尖晶石磚在水泥窯過渡帶與燒成帶的使用最為廣泛。鎂鋁、鎂鐵尖晶石磚均具有低ASR、優(yōu)異的耐堿性能、出色的抗堿鹽滲透性能,且無鉻低鐵,使產(chǎn)品可有效解決水泥窯常見的化學(xué)損壞情況,能夠保障水泥窯高效安全運(yùn)轉(zhuǎn),達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
3、硅莫磚
硅莫磚以剛玉、莫來石和碳化硅為主晶相的復(fù)相材料,因其具有較好的耐磨性、抗侵蝕性和高溫力學(xué)性能,而且其使用壽命高于鎂鋁尖晶石磚,因此也在水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶得到廣泛應(yīng)用。
由于硅莫磚結(jié)構(gòu)致密、晶體穩(wěn)定性強(qiáng),使用中會(huì)在規(guī)模磚的表面形成連續(xù)的氧化硅致密層,對(duì)磚面起到保護(hù)作用,又因其熱導(dǎo)率高,耐磨性好,熱膨脹系數(shù)低,具有良好的抗熱震性能,特別適合沒有窯皮保護(hù)的過渡帶使用。
三、回轉(zhuǎn)窯整體配磚方案
中國(guó)某廠5000t/d生產(chǎn)線Φ4.8×72m回轉(zhuǎn)窯需要進(jìn)行整窯陪磚,真金耐火根據(jù)實(shí)際情況,設(shè)計(jì)配磚。
窯位置/米 |
使用的耐火產(chǎn)品 |
0-0.6 |
|
0.6-2 |
7環(huán)硅莫紅磚 |
2-20 |
90環(huán)ZJMI鎂鐵尖晶石磚 |
20-24.6 |
23環(huán)ZJMA-8鎂鋁尖晶石磚 |
24.6-34 |
47環(huán)1680硅莫磚 |
34-53.6 |
98環(huán)1650硅莫磚 |
53.6-71.2 |
88環(huán)硅莫紅磚 |
71.2-72 |
高鋁質(zhì)澆注料 |
目前水泥窯用耐火材料基本離不開MgO-Al2O3-SiO2三元相圖所界定的范圍,根據(jù)三種氧化物所含比例的大小分為鎂質(zhì)、硅質(zhì)和高鋁質(zhì)三種。同時(shí)結(jié)合不斷進(jìn)步的配料、成型和燒結(jié)工藝,生產(chǎn)出尖晶石類和莫來石類適合新型干法回轉(zhuǎn)窯使用的耐火材料,供回轉(zhuǎn)窯各帶選用。