氧化镁_铁铝尖晶石耐火材料在水泥回转窑中的应用
回转窑内耐火材料的施工及要求范文（二篇）
回转窑内耐火材料的施工及要求范文一、引言随着我国水泥行业的快速发展，回转窑作为重要的水泥生产设备，其内壁的耐火材料施工尤为重要。
本文主要围绕回转窑内耐火材料的施工及要求展开，以期为相关工作人员提供参考和指导。
二、耐火材料的选择1. 耐火材料的种类回转窑内耐火材料主要包括高铝砖、镁铝砖、碳砖等。
其中，高铝砖具有高温抗压性能好、耐火度高等特点，适用于回转窑的高温区域；镁铝砖具有良好的抗碱性能和热震稳定性，适用于回转窑的中温区域；碳砖具有良好的耐磨性和耐冲击性，适用于回转窑的低温区域。
2. 耐火材料的选择原则（1）选用适合温度和气氛的耐火材料；（2）考虑耐火材料的热震稳定性，以保证其在高温下不发生热胀冷缩破裂；（3）考虑耐火材料的耐磨性和耐冲击性，以保证其在长期使用过程中不易受损；（4）考虑耐火材料的连接方式和施工工艺，以保证整体的稳固性和紧密性。
三、耐火材料的施工1. 施工前的准备工作（1）制定详细的施工方案，包括施工工艺、施工步骤等；（2）对回转窑内壁进行清理，确保表面光洁、无灰尘、无杂质；（3）对回转窑内壁进行打底处理，提高耐火材料的附着力。
2. 耐火材料的施工步骤（1）预埋件的安装：根据设计要求，在回转窑内壁预先安装预埋件（如钢筋、膨胀螺栓等），以便后续施工时的固定和支撑。
（2）耐火材料的拌制：按照耐火材料的配方要求，将耐火材料和粘结剂充分拌和，保证其均匀性和稳定性。
（3）耐火材料的涂抹：使用刮板或泥板等工具，将拌好的耐火材料均匀涂抹在回转窑内壁上，注意保持一定的厚度和一定的粘结力。
（4）耐火材料的压实：使用振动器对涂抹好的耐火材料进行压实，以提高其密实度和稳定性。
（5）耐火材料的硬化：经过一段时间的自然硬化，耐火材料达到一定的强度后，可以进行下一步的施工工作。
3. 施工注意事项（1）施工过程中保持施工现场的干净整洁，及时清理掉落的耐火材料碎片，避免对施工质量造成影响；（2）施工过程中要保持施工团队的密切协作与沟通，协调好施工进度和质量；（3）严格执行耐火材料施工的标准规范，确保施工质量和安全；（4）对施工现场进行适时的检测和记录，及时处理存在的问题和隐患。
氧化镁铁铝尖晶石耐火材料的制备
第28卷第6期 硅 酸 盐 通 报Vo.l 28 N o .6 2009年12月 B U LLET I N OF THE CH I N ESE CERAM IC SOC I ETYD ece mber ,2009氧化镁铁铝尖晶石耐火材料的制备张君博1,2,肖国庆2,刘兴平1,范咏莲1,刘 斌1,张正富1(1.中冶集团建筑研究总院耐火材料研究所,北京 100088;2.西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安 710055)摘要:以铁铝尖晶石和镁砂为原料,采用烧结法制备了氧化镁铁铝尖晶石耐火材料。
检测了各烧后试样的体积密度、显气孔率和常温耐压强度,利用应力应变法检测了烧后试样的弹性模量,利用X 射线衍射(XRD )检测了烧后试样的物相组成,采用扫描电子显微镜(SE M )观察和分析了烧后试样的显微结构。
研究结果表明:1600 时各试样体积密度最大,显气孔率最小,试样达到了烧结;镁砖中加入铁铝尖晶石会引起材料常温强度降低,铁铝尖晶石加入量在3%~4%为宜;铁铝尖晶石以颗粒形式加入的试样的弹性模量比以细粉形式加入的试样要大,所以铁铝尖晶石以颗粒形式加入的试样的抗热震性相对较好;热力学计算表明:当加热温度高于182 时,M gO 与F e A l 2O 4开始反应生成M gA l 2O 4;从显微结构照片也可以看出,M gO 与FeA l 2O 4中的FeO 发生互扩散,F e O 扩散进镁砂颗粒中,M g O 扩散进铁铝尖晶石内部,与A l 2O 3反应生成M g A l 2O 4,在镁砂颗粒周围形成M gA l 2O 4环,并伴有微裂纹产生。
关键词:镁铁铝尖晶石耐火材料;弹性模量;抗热震性中图分类号:TQ175文献标识码:A文章编号:1001 1625(2009)06 1143 06Preparati on ofM agnesi a hercynite R efractoriesZ HANG Jun bo 1,2,X I AO Guo qing 2,LIU X ing p i n g 1,FAN Yong lian 1,LIU B in 1,Z HANG Zheng fu1作者简介:张君博(1983 ),男,硕士.主要从事水泥回转窑及炼铁系统用耐火材料的研究及应用。
水泥回砖窑烧成带用耐火材料的最新研究
水泥回砖窑烧成带用耐火材料的最新研究摘要：对水泥回转窑烧成带用耐火材料的使用条件和要求进行了分析，并对近年来水泥窑用镁铬砖、镁尖晶石砖、镁钙锆砖的应用进行了探讨，指出所存在的缺点及改进措施。
认为发展方向是镁锆钙砖和尖晶石砖。
展望了无铬水泥回转窑的应用前景，并展望了无铬水泥回转窑的应用前景关键词：水泥回转窑；镁钙锆砖；镁尖晶石砖；耐火材料据统计，水泥行业使用的耐火材料约占总耐火材料的lO%。
随着水泥工业的进一步发展。
对耐火材料的需求不仅增加了。
更多的质的飞跃。
随着世界环境问题和可持续发展战略的要求，人们开始使用水泥回转窑来处理垃圾。
在预热器和回转窑之间的内部循环中富集的碱（钾、钠）、卤素（氯、氟）和硫的化合物形成了大量的熔体：新矿物和耐火材料呈现不同程度的体积膨胀。
它导致了耐火材料的剥落和开裂，以及强度、导热系数、弹性系数等物理性能的一系列变化，降低了耐火材料的使用寿命。
一、水泥回转窑烧成带用耐火材料1.镁铬砖与镁铬砖直接结合，具有良好的抗侵蚀、挂皮、抗剥落性能。
同时具有高温强度，广泛应用于水泥回转窑。
镁铬砖在高温下具有很高的挥发性。
很难达到烧结。
降低了耐火材料的高温稳定性、抗渣性和抗剥落性，缩短了镁铬砖的使用寿命。
虽然要求水泥回转窑无铬化已多年。
然而，目前还不可能完全用无铬砖代替菱镁铬砖。
无铬水泥回转窑还难以实现。
我国水泥回转窑烧结带仍使用大量镁铬砖。
从延长镁铬砖的使用寿命、减少废弃镁铬砖的排放将用后镁铬砖再利用、减少环境污染等角度出发，不断改进镁铬砖性能：其一是将废弃镁铬砖再次利用。
将其少量引入镁质浇注料中，界面上出现二次尖晶石，增强了方镁石晶粒间的直接结合程度。
可提高其强度。
从而避免因废弃镁铬砖的填埋而占用大量土地并产生相当程度的环境污染。
二是强还原性物质如FeS04和MnS04在使用后可以还原为镁铬砖。
消除其毒性作用，但这种方法成本太高。
这一过程复杂，难以实现工业化。
采用Zr02、TiO：、A1203、纳米Fe203等添加剂，促进了镁铬砖的烧结，增强了材料的直接结合，降低了砖的表观孔隙率，大大提高了镁铬砖的高温性能。
水泥厂回转窑耐火材料施工讲义
水泥厂回转窑耐火材料施工讲义水泥厂回转窑是水泥生产过程中的重要设备，其内部温度高达1000℃以上，需要使用耐火材料来保护窑身和延长使用寿命。
耐火材料的施工质量直接影响着回转窑的使用效果和经济效益。
下面是水泥厂回转窑耐火材料施工的讲义。
一、回转窑耐火材料的分类根据使用条件和成本考虑，回转窑耐火材料可分为高铝、质量胶结、镁铝、碳化硅等多种类型。
根据实际工况选择合适的耐火材料进行施工。
二、耐火材料的选择1.高铝耐火材料：可耐受高温和化学侵蚀，适用于窑头和窑尾等高温区域。
2.质量胶结耐火材料：具有良好的热震稳定性和耐火性能，适用于窑身和窑内低温区域。
3.镁铝耐火材料：具有高强度和耐火性能，在高温区域有较好的应用效果。
4.碳化硅耐火材料：具有较高的耐火性能和抗侵蚀性能，适用于一些特殊情况。
三、耐火材料施工前准备工作1.施工前应做好安全措施，确保施工人员安全；2.清理窑身内部的残余物质，确保施工环境清洁；3.检查窑身内部的破损情况，修补裂缝并进行烧结处理；4.准备好所需的耐火材料和施工工具。
四、耐火材料施工步骤1.根据设计要求，先在窑身底部倒入一层耐火材料，并用锤子进行敲打和压实，以确保其紧密贴合窑身；2.从窑尾开始，将耐火材料逐层覆盖到所需高度，并保持每层之间的接缝缩小，可以使用模板控制层厚度；3.在水泥窑的窑头和窑尾区域，应使用高铝耐火材料，保证其能够承受高温和腐蚀；4.在窑身的中部区域应使用质量胶结耐火材料，以提高窑身的耐久性；5.根据实际情况，可以在窑身内部增添一些砖块或支撑物，以增加整个耐火层的稳定性；6.施工完成后，对整个耐火层进行检查，确保质量合格。
五、耐火材料施工注意事项1.耐火材料施工应按照设计要求进行，严禁随意更换或减少层数；2.施工过程中应注意安全，避免材料掉落或发生其他意外伤害事故；3.施工时应将耐火材料均匀覆盖于窑身表面，避免出现空鼓或堆积现象；4.施工过程中应注意维持一定的湿度，以确保耐火材料的固化效果；5.施工完毕后，应定期检查耐火层的破损情况，并及时进行维修和更换。
水泥窑用方镁石_铁铝尖晶石砖的性能研究
第32卷第2期武汉科技大学学报V ol.32,N o.22009年4月Journal of Wuh an U niversity of Science and T echnology Apr.2009 收稿日期:2008210210 作者简介:杨 斌(19842),男,武汉科技大学硕士生.E 2mail :yangbin850307@水泥窑用方镁石2铁铝尖晶石砖的性能研究杨 斌,顾华志,汪厚植,云 海(武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地,湖北武汉,430081)摘要:以电熔镁砂、铁粉、氧化铁粉和α2Al 2O 3粉为原料,制备方镁石2铁铝尖晶石砖,研究了烧结温度和铁加入量对方镁石2铁铝尖晶石砖性能的影响,采用XRD 和SEM 对试样的物相组成和显微结构进行了分析和表征。
结果表明,提高烧结温度有利于方镁石2铁铝尖晶石砖性能的提高,1500℃烧成的试样最致密,综合性能较好,增大铁加入量不利于方镁石2铁铝尖晶石砖性能的提高。
与直接结合镁铬砖相比,方镁石2铁铝尖晶石砖的常温耐压强度、抗折强度和热震稳定性较好,挂窑皮性和抗侵蚀性与其相近。
关键词:水泥窑;原位合成;方镁石2铁铝尖晶石砖中图分类号:TQ175.73 文献标志码:A 文章编号:167423644(2009)022******* 镁铬砖因其优良的抗侵蚀性能和挂窑皮性能被普遍用于水泥窑,但其生产和使用过程中产生的大量六价铬对环境造成了危害[1]。
为减轻对环境的危害,国内外同行都在致力于新产品的开发。
目前所开发出的产品有:镁尖晶石砖、白云石砖、镁锆砖和方镁石2铁铝尖晶石砖[2]。
通过对上述产品性能的研究以及在水泥回转窑上使用结果对比发现,方镁石2铁铝尖晶石砖的使用性能最好(尤其是挂窑皮性能)[3]。
用反应烧结法合成铁铝尖晶石,再与镁砂混合制砖[4],由于工艺复杂,能耗较高,应用受到了限制。
原位合成法省去了铁铝尖晶石的预合成过程,其工艺简单,利于节能降耗,但有关方面的研究报道很少。
水泥回转窑用耐火材料使用规程
升温和降温制度：窑衬碱性砖的热膨胀系数最大，热稳定性差，又用于窑内温度最高部位，升温和降温的梯度最陡，温差压力最大，最容易开裂剥落，寿命也最短。
因此，升温和降温制度是使用的一大关键。
(1)湿法砌全部窑衬，以30C∕h升温为佳；(2)只检修部分碱性砖，以5OC∕h升温为佳；(3)停窑不检修由烧成带能保持在300℃以上，可加快到125C∕h升温；(4)在窑筒体椭圆度正常情况下，可适当加快升温速度：①20-3O(TC区段，可加快至240-300βC/h;②300-80(TC关键段，以30°C∕h为最佳，最快也不能超过50C∕h;③800-1450°C区段，可加快至60C∕h.这是必须保证的烘烤升温制度。
预热器烘烤：(1)对水硬性浇注料，为了解决附着水和化学结合水，24小时内不得烘烤;(2)对含浇注料层在内的复合衬里，烘烤时间应达到1个星期；(3)对只使用浇注料的衬里，其具体升温制度应如表2所示。
烘窑注意事项：烘窑必须是连续进行，不得中断。
万一中断，在时间短、保温好的情况下，可以从实际降到的温度开始，接续烘烤；如中断的时间较长，则必须按冷窑制度降至常温，重新开始烘烤。
烘窑期间，应按烘窑制度转窑，力求烧成带内砖各处温度均匀，保证窑筒体中心线规整，椭圆度正常。
停窑而不换成时，必须慢冷以保证窑衬安全。
应在停窑后用辅助传动间隙转窑，并停高温风机且关闭阀门，维持最小负压(例如在排风机处为30I1In1H20),经24h后方可打开窑门来加快冷却。
对于传统小窑，蓄热量小及密闭条件差，冷却时间可以适当缩短，停窑时立即关闭高温风机阀门，使高温风机保持空转，等窑皮和窑料表面变黑，不见红料，方可逐步开大阀门用排风机冷窑(抽风快冷)。
达到窑皮及窑料变黑，大致需要5-8h不等。
挂窑皮及保护窑皮：在正常窑皮保护下，碱性豉表面温度低，无窑皮的1400°C左右降到600C左右，砖内温度梯度显著平缓，显著地抑制了渗入变质的破坏作用，有效延长了碱性砖的寿命。
水泥窑用后镁铁铝尖晶石砖性能研究
水泥窑用后镁铁铝尖晶石砖性能研究作者：杨树磊来源：《山东工业技术》2014年第20期摘要：为了实现水泥回转窑的无铬化，探究镁铁铝尖晶石砖的使用性能。
对在回转窑中使用后的镁铁铝尖晶石砖进行物相分析、物理性能表征及挂窑机理进行了研究。
结果表明：在镁铁铝尖晶石砖的使用过程中，沿着镁铁铝尖晶石砖的温度降低的轴向方向尖晶石固溶体含量、显气孔密度逐渐减少，体积密度与抗折强度逐渐增大。
结合XRD、SEM及窑皮处元素分布得知，窑皮是由作为固定骨架C2S与充填在这些晶粒间的熔体粘结而成。
关键词：水泥回转窑;镁铁铝尖晶石;窑皮20世纪90年代以来我国水泥工业迅猛发展，尤其是新型干法水泥工艺的大力推广和普及，镁铬砖因其优异的性能在水泥工业烧成系统上得到了大规模的应用，与此同时，用后镁铬砖及含铬水泥带来的铬污染愈发严重[1]。
替代镁铬砖，实现水泥生产流程的无铬化，已成为我国水泥行业绿色发展的必然趋势。
氧化镁-铁铝尖晶石砖替代镁铬砖应用于水泥回转窑的炉衬，为水泥回转窑提供了一种新的炉衬概念。
几年来，氧化镁-铁铝尖晶石砖被全面应用在水泥回转窑的高温带[2]，其良好的结构柔韧性、挂窑皮性能、抗碱盐侵蚀能力为其提供高的适应能力。
在回转窑中挥发份多、机械应力严重的条件下取得了良好的使用效果，证明氧化镁-铁铝尖晶石砖是一种理想的回转窑用耐火材料[3-6]。
本文就水泥回转窑用后氧化镁-铁铝尖晶石砖的物理性能、物相组成和显微结构进行分析和表征，探寻用后残砖的物理性能变化及挂窑皮机理。
1 用后残砖制样按图1将用后镁铁铝尖晶石砖划分为A、B、C、D四部分。
按GB/T2997-2000 测定A、B、C试样的显气孔率和体积密度，按GB/T2997-2000测定A、B、C试样的抗折强度;用XRD 和SEM分析和表征A、B、C、D试样的物相组成和显微结构。
图1 用后镁铁铝砖取样示意图图1为用后镁铁铝砖取样示意图。
据图1知，用后镁铁铝尖晶石砖形成了一定厚度的窑皮。
水泥回转窑耐火材料的配置
水泥回转窑耐火材料的配置随着水泥工业技术的不断进步，作为水泥生产线心脏部位的回转窑正在向大型化短窑发展，工艺更为复杂，对水泥窑耐火材料的要求也越来越高。
下面就耐火材料在水泥窑中配套做一分析，以供参考。
一般的回转窑分为进料带(预热带)、下过渡带、上过渡带、烧成带、卸料带(冷却带)几个区域，各区域长度比例分布示于表1(D为窑筒体钢板的有效内径)。
表1 回转窑各区域长度比例各个区域的工况条件和材料选用分述如下。
进料带：该带一般采用磷酸盐结合高铝砖、抗剥落高铝砖，也有采用耐碱砖，窑尾进料口宜采用抗结皮的碳化硅浇注料。
下过渡带：该带温度相对低，要求砖衬的导热系数小，耐磨；一般都采用抗剥落高铝砖，硅莫砖在性能上优于抗剥落高铝砖，寿命比抗剥落高铝砖高约1倍，价格是高铝砖的1．5倍左右。
上过渡带：该带窑皮不稳，要求窑衬抵抗气氛变化能力好、热震稳定性好、导热系数小、耐磨；国外推荐采用镁铝尖晶石砖，但该砖的导热系数大，国内的硅莫砖导热系数小、抗磨，性能一定程度上与进口材料相媲美。
烧成带：该带温度高，化学反应激烈，要求砖衬抗熟料侵蚀、抗SO3、CO2能力强，环保要求无铬公害，镁铬产品抗SO3、CO2的能力不佳，与熟料反应生成CrO3，造成使用寿命较短，国外一般采用镁铝尖晶石砖，但该砖挂窑皮比较困难，而白云石砖热震稳定性不好，易水化；国外的镁铁尖晶石砖在挂窑皮上效果较好，但造价太高，国内新采用低铬的方镁石复合尖晶石砖使用情况较好。
卸料带：该带窑皮不稳，温度波动较大，要求砖衬的导热系数小、耐磨、抗热震；国外一般推荐使用尖晶石砖，但尖晶石砖的导热系数大且耐磨性不好，国内近年多采用硅磨砖和抗剥落耐磨砖；窑口部位采用抗热震的浇注料。
常用材料的技术性能见表2。
表2 常用材料技术性能根据以上的分析，我们可以参照选择在配套中采用何种配置，但是每个项目的原料、燃料的不同还要结合自身的特点进行适当的调整。
如在国外项目中有采用石油焦作为生产用燃料，由于石油焦中含有大量的S，热值较高，燃烧不充分，如果使用直接结合镁铬砖，则砖中的Cr 就会与S结合形成R2(Cr，S)O4，它们渗透在砖衬之内，甚至在窑筒体钢板上发生沉积，促进了沉积部位窑体钢板的的腐蚀变质。
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２ 氧化镁－ 铁铝尖晶石耐火材料
２．１ 化学成分和物理性能
氧化镁－ 铁铝尖晶石耐火材料是以优质的氧化镁
和电熔合成的铁铝尖晶石为原料， 通过严格控制烧成
现代水泥回转窑的炉衬都是单层结构， 炉衬的 高热导率导致壳体过热变形， 能量损失严重。炉衬 热膨胀系数大导致炉衬本身和壳体热应力过大， 造 成 耐 火 材 料 剥 落 和 窑 体 损 坏 。因 此 镁 尖 晶 石 质 耐 火 材料的发展过程实际上就是降低耐火材料热膨胀 和热导率的过程， 实践证明降低耐火材料的热膨胀 和热导率有利改善回转窑内衬的使用性能和延长 使用寿命。与镁铝尖晶石质耐火材料相比， 氧化镁－ 铁铝尖晶石质耐火材料具有相当低的热导率和热 膨胀见图３。
ＧＦ（ Ｊ／ｍ３）
９９０
!ｍａｘ（ ＭＰａ）
５．５
楔形襞裂试验
ＧＦ（ Ｇｃ）
１１．１
ｌｃｈ（ ｍｍ）
４３０
４．０
１．３
１ ０５０
７３０
５．４
４．０
１１．６
９．１
４８０
３５０
氧化镁－ 铁铝尖晶石的显微结构见图２。在铁铝尖 晶石颗粒边缘形成了镁铝尖晶石， 而中心仍保持着其 原始结构。和镁铝尖晶石在镁尖晶石砖中的作用原理 一样， 铁铝尖晶石的热膨胀更小， 从而改善了氧化镁－ 铁铝尖晶石耐火材料的结构柔韧性。
耐火材料 Ｒ ＥＦＲ ＡＣＴＯＲ
ＡＮＫＲＡＬＲ６３， 迅速被市场接受， 后更名为ＡＮＫＲＡＬ ＺＥ。 来 自 世 界 各 地 丰 富 的 使 用 经 验 终 于 使 中 国 的 水 泥生产厂家下决心在他们的回转窑中使用氧化镁－ 铁 铝尖晶石砖。本文中重点介绍３个典型的使用特例： 首 先是中国最大的水泥生产商， 年产量５ ０００万ｔ的浙江 建德海螺水泥厂； 另外两个是台湾嘉新集团的江苏京 阳和江苏联合水泥厂。
浙江建德海螺水泥厂拥有１条由天津水泥工业设 计研究院设计， 直径为４．８×７２ｍ， 设计日产量５ ０００ｔ的 水泥窑生产线， 其实际日产量５ ４００ｔ普通硅酸盐水泥 熟料， 以烟煤作为燃料。２００４年５月ＡＮＫＲＡＬ ＺＥ砖被 砌 筑 在 上 过 渡 带 距 离 窑 口 ２０￣３４ｍ的 位 置 。 ２００５ 年 １０ 月， 经过１７个月使用后炉衬被拆除， 经检查ＡＮＫＲＡＬ ＺＥ 衬 砖 的 残 余 厚 度 为 ８５ ￣１５５ｍｍ。 每 吨 熟 料 对 ＡＮＫＲＡＬ ＺＥ的消耗量是０．０６０ｋｇ／ｔ， 而镁铝尖晶石砖 是０．０９６ｋｇ／ｔ。
用 后 ＡＮＫＲＡＬ ＺＥ 砖 的 断 面 观 察 表 明 ， 热 面 至 ３０ｍｍ的区域有微小的裂纹形成， 至１００ｍｍ的区域有 碱硫酸盐凝结， 碱硫摩尔比为０．６１￣０．７５见图６。在这种
条件下， 砖中铁铝尖晶石性能稳定， 与周围氧化镁基 质紧密结合见图７。
江苏京阳水泥厂拥有１条从德国洪堡公司（ ＫＨＤ） 进 口 的 ， 直 径 为５．２×６１ｍ国 际 先 进 的 两 支 点 干 法 短 窑， 主要采用烟煤作为燃料。设计日产量５ ３００ｔ， 而实 际日产量近６ ８００ｔ。ＡＮＫＲＡＬ ＺＥ砖于２００４年７月被砌 筑 于 上 过 渡 带 ， 使 用１２个 月 后 ， 从 距 窑 口５１．６ｍ的 位 置拆下几块砖， 送往奥镁（ 大连） 有限公司实验室进 行 检 测 。 用 后 砖 仍 保 持 原 始 厚 度 ２２０ｍｍ。 在 热 面 至 ５０ｍｍ的区域有微小的裂纹， 热面至１３０ｍｍ区域发现 有 碱 盐 沉 积 见 图８。 考 虑 到１２个 月 共 生 产 水 泥 熟 料 ２２４ 万 ｔ， 所 以 距 热 面 １００ｍｍ处 碱 盐 沉 积 量 属 适 中 （ ０．１３％Ｎａ２Ｏ， ０．８９％Ｋ２Ｏａｎｄ０．２５％ＳＯ３） 。这就证明了尽 管回转窑超负荷运转， 但回转窑的操作条件控制了 挥发分的内循环。
图５是镁铝尖晶石砖和氧化镁－ 铁铝尖晶石砖楔 形劈裂试验结果的比较。楔形劈裂试验应力－ 变形曲 线以下的面积代表的是裂纹扩展所需的能量， 面积 大， 则裂纹扩展所需的能量多， 说明结构柔韧性好。从 图中可以清楚地看出， 裂纹在氧化镁－ 铁铝尖晶石耐 火材料中扩展所需的能量要远高于在普通镁铝尖晶 石耐火材料中扩展所需的能量。
定 性 ， 稳 定 的 窑 皮 可 以 最 大 限 度 地 减 少 热 负 荷 、化 学侵蚀和热冲击对炉衬产生的影响。但由于以可燃 性废物为燃料通常会导致窑皮的不稳定， 从而会降 低内衬的使用寿命。总而言之， 白云石质耐火材料 只适用于有稳定的窑皮保护的烧成带。如没有稳定 的窑皮保护， 就不可能长久安全地使用。为了满足 水泥回转窑技术水平的发展需要， 镁铝尖晶石质耐 火材料也得到了很快的发展。最初的镁铝尖晶石砖 的主要原料是烧结氧化镁和氧化铝， 在烧成过程中 生成原位尖晶石。但尖晶石含量被限制在８％以下， 所以砖的热导率较高， 窑壳经常发生过热。尖晶石 的热导率比氧化镁的热导率低， 所以增加尖晶石的 含量能够提高炉衬的隔热性。随着预合成尖晶石的 出现， 镁铝尖晶石耐火材料中尖晶石含量比最初提 高大约１倍多， 可达１５％左右。但是， 对用后镁铝尖晶 石砖的分析表明， 烧结合成的尖晶石很容易受到水 泥熟料中液相的侵蚀。当水泥窑采用废物燃料时， 气氛中的硫和氯含量大大提高， 对耐火砖中的氧化 镁基质侵蚀严重， 使热面处的内部结构变得疏松。 虽然电熔合成镁铝尖晶石使得耐火材料的抗侵蚀能 力得到了进一步的改善， 但镁铝尖晶石耐火材料的 结构柔韧性依然有限， 特别是在高应力的轮带部位 很容易发生使用问题。
过 程 中 ， Ｆｅ２＋离 子 扩 散 进 入 周 边 的 氧 化 镁 基 质 中 ， 同 时 部 分Ｍｇ２＋离 子 扩 散 进 入 铁 铝 尖 晶 石 颗 粒 ， 与 铁 铝 尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石， 这 一反应伴随的体积膨胀导致了微裂纹的形成。需要
强 调 的 是 ， 铁 铝 尖 晶 石 的 分 解 过 程 、Ｆｅ２＋离 子 和Ｍｇ２＋ 离子的相互扩散在高温下持续进行， 使得氧化镁－ 铁 铝尖晶石砖在整个高温使用过程中都具备良好的结 构柔韧性。这些离子的活化作用对提高回转窑内衬 的柔韧性起着非常关键的作用， 但在传统耐火材料 中很难发生。 ２．３ 低热膨胀和低热导率
Ｒ ＥＦＲ ＡＣＴＯＲ 耐火材料
氧化镁－ 铁铝尖晶石耐火材料 在水泥回转窑中的应用
郭宗奇１ ， Ｊｏｓｅｆ ＮＩＥＶＯＬＬ２
（ １．奥镁（ 大连） 有限公司研发部， 中国 大连； ２．奥镁公司水泥石灰事业部， 奥地利 维也纳）
在早期的水泥回转窑中， 高温带内衬主要采用 的是高铝（ ７０％￣８０％） 质耐火材料。随着烧结温度的 进一步提高和生产能力的不断增加， 镁铬砖因其对 碱性水泥成分的惰性和良好的结窑皮能力， 在２０世 纪六、七十年代作为内衬材料被广泛应用于水泥回 转窑高温带。２０世纪８０年代以后， 水泥回转窑用耐 火材料又发生了新的重大变化。首先， 由于用后镁 铬砖中可溶解于水中的剧毒六价铬会造成严重的环 境污染， 采用无铬碱性耐火材料逐步取代含铬耐火 材料势在必行。其次， 基于水泥回转窑高温封闭和 物料滞留时间长的特点， 在工业发达国家多采用可 燃性废物作为燃料， 不仅可以废物再利用而且还不 会造成二次污染， 但同时也使得回转窑内衬的工作 环境更加苛刻， 因而对传统的耐火材料提出了新的 挑战。目前， 用于水泥回转窑高温带的无铬碱性耐 火材料主要有氧化镁－ 铁铝尖晶石、镁铝尖晶石和 白云石质耐火材料。白云石砖具有与碱性熟料良好 的化学相容性和优异的结窑皮能力， 非常适用于回 转窑烧成带。由于碱性化合物不会与白云石的主要 成 分ＣａＯ和ＭｇＯ发 生 化 学 反 应 ， 因 此 白 云 石 砖 具 有 优异的抗碱侵蚀能力。同时， 由于ＣａＯ和ＭｇＯ在高温 下具有相对较高的热稳定性， 因而白云石砖抗还原 气氛侵蚀的能力也很强。然而， 窑内气氛中的ＣＯ２和 ＳＯ３能 够 与 白 云 石 砖 中 的 游 离 ＣａＯ反 应 生 成 碳 酸 钙 和硫酸钙， 这些反应的体积效应会破坏耐火砖的显 微结构。另外白云石砖抗热震性较差。影响白云石 砖在回转窑烧成带使用寿命的主要因素是窑皮的稳
２．４ 结构柔韧性 在回转窑中， 转动的高温窑体和持续的熟料磨
损决定了内衬材料的结构柔韧性是影响耐火材料使 用寿命的主要因素。耐火材料的结构柔韧性可以通 过专门开发的楔形劈裂试验在实验室常温和高温下 进行测定。为了尽可能地模拟在回转窑工作条件下 的机械断裂行为 ， 这一试验通常在１ １００℃或１ ２５０℃ 进行。楔形劈裂试验的示意图见图４， 将楔块嵌入试 样的切口， 将作用于楔块的压应力转化为作用于试 样的水平张应力， 使得裂纹沿着预制槽扩展。这种加 载方式尽可能地降低了测试设备的弹性存储能。而
表１ 电熔合成铁铝尖晶石的化学成分和物理性能
化学成分 （ｗｔ．％）
ＳｉＯ２２ ５２．４３ ４５．４１ １．２９
ＭｎＯ
０．５８
体 积 密 度（ｇ／ｃｍ３）
３．９２
气 孔 率（ｖｏｌ．％）
４．６
吸水率（ ｗｔ．％）
１．２
６４ 中国水泥 ２００７．５
２．２ 铁铝尖晶石的活化效应 在氧化镁－ 铁铝尖晶石耐火材料的烧成及使用
温度和烧成气氛而生产的， 表２列出其物理化学性能，
并与传统镁铝尖晶石砖的性能进行了比较。表中列出
的楔形劈裂试验结果将在后文中进行讨论。
表２ 氧化镁一铁铝尖晶石质耐火材料的物理化学性能
ＡＮＫＲＡＬ ＺＬ ＡＮＫＲＡＬＺＥ Ｍａｇ＿ｓｐｉｎｅｌ
ＭｇＯ
９２．０
８５．０
８７．５
Ａｌ２Ｏ３
３．４
化学成分（ ｗｔ．％）
近１０年来， 镁尖晶石质耐火材料最突出的进展就 是奥镁公司的专利技术— ——合成铁铝尖晶石的应用。 氧 化 镁－ 铁 铝 尖 晶 石 质 耐 火 材 料 于１９９９年 被 首 次 报 道， 耐火材料中引入这种新的原材料可显著改善结构