窑用耐火材料的选用原则

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水泥集团回转窑耐火材料统一选型配置要求规定

水泥集团回转窑耐火材料统一选型配置要求规定

集团回转窑耐火材料统一选型配置要求规定根据前期各公司不同的配置方案和经验,为了进一步优化耐火材料的配置,便于管理,推广成功的配置经验,逐渐规范统一集团内耐火材料的配置,对各子公司较为成熟的配置方案进行了归纳和整理。

在今后的生产管理和新线建设中进一步优化和统一配置。

一、耐火材料的总体配置思想1、窑的年运转率:干法线92%,湿法线95%;2、耐火材料的配置要既经济又可靠,立足国产为主,进口为辅的原则,对于大型生产线的关键部位采用进口材料;3、各主要耐火材料的使用寿命满足回转窑2年3次大修的要求;二、集团各回转窑耐火材料统一配置方案(Φ6×95m、Φ6/6.4×90m)窑尾1米2、8000t/d生产线(Φ5.6×87m)87m3、4000~5000t/d生产线(Φ4.7×75m、Φ4.8×72m、Φ4.8×74m)窑尾米(Φ4×60m)60m145m三、耐火材料整体配置要求1、烧成带和两侧过渡带内有稳定窑皮的部位采用镁铬砖,4000吨以上项目采用进口镁铬砖,2000吨以下项目采用国产镁铬砖,湿法窑采用半直接结合镁铬砖。

2、在窑皮不稳定或常有露砖的过渡带采用尖晶石砖,分解带采用抗剥落高铝砖,但如果部分位置受侵蚀较快,寿命太短,也可采用碱性砖如尖晶石砖或镁铬砖。

3、预热器、分解炉系统和三次风管,衬里表面温度小于1200℃,采用粘土质耐碱砖、耐碱浇注料。

在不动设备内除工作层还需增加隔热层,统一选用硅酸钙板作为隔热层。

4、分解炉部位的托砖圈、锥部及篦冷机高温区采用高铝浇注料,篦冷机中、低温区采用高强耐碱浇注料,在窑尾缩口及烟室斜坡部位采用抗结皮浇注料。

5、窑头罩部位在大修时,养护时间能达到24小时以上的情况,采用高铝低水泥浇注料,在窑头罩抢修时,使用PA80高铝或耐磨浇注料,已减少养护时间。

6、篦冷机前墙、出篦冷机三次风管、入分解炉三次风管拐弯等部位,由于该部位温度较高,耐磨性要求高,选高热耐磨型浇注料,同时三次风管入分解炉部位可采用抗剥落砖或废高耐磨砖进行砌筑。

玻璃窑用耐火材料使用规程

玻璃窑用耐火材料使用规程

玻璃窑用耐火材料使用规程
玻璃窑是一种用于加工玻璃的设备,为了确保生产的安全和效率,必须使用耐火材料来构建玻璃窑的内壁和底部。

下面是一些关于玻璃窑使用耐火材料的规程:
1. 选择耐火材料:玻璃窑使用的耐火材料需要具有一定的耐高温、耐腐蚀和耐磨损的性能。

通常采用的耐火材料包括耐火砖、耐火浇筑料、耐火纤维和耐火涂料等。

2. 材料的质量:选择高质量的耐火材料,确保其物理和化学性能符合相关标准要求。

可根据玻璃窑的工作温度、化学环境和热应力等因素进行选择。

3. 安装和维护:耐火材料的安装需要在干净平整的表面上进行,确保材料之间无空隙。

维护时,定期检查耐火材料的状况,及时更换磨损或受损的部分。

4. 预热:新安装的耐火材料需要进行预热,以去除材料中的水分和有机物质,避免热震引起的破裂。

预热温度和时间应根据材料的特性和厚度进行合理设置。

5. 温度控制:玻璃窑的工作温度需要根据生产要求进行控制,避免温度过高或过低造成玻璃品质不佳或设备损坏。

耐火材料的选择和安装应考虑到温度变化和热应力的影响。

6. 清洁和保养:定期清洗和保养玻璃窑的耐火材料,确保其表面不受污染和腐蚀。

清理时,要使用适当的工具和清洁剂,避
免对耐火材料造成二次损伤。

以上是关于玻璃窑使用耐火材料的一些规程,供参考。

实际应用中,还需根据具体情况和要求进行合理操作和管理。

回转窑内耐火材料的施工及要求

回转窑内耐火材料的施工及要求

回转窑内耐火材料的施工及要求回转窑是现代水泥生产过程中常用的生产设备之一,广泛应用于水泥工业中。

回转窑内耐火材料的施工及要求对于回转窑的正常运行和生产能力具有非常重要的影响。

下面将详细介绍回转窑内耐火材料的施工及要求。

一、回转窑内耐火材料的施工流程回转窑内耐火材料的施工流程通常可以分为以下几个步骤:1. 前期准备:包括材料采购、设备检查及准备、施工方案制定等工作。

2. 施工方案制定:根据回转窑的具体情况,制定耐火材料的施工方案,包括材料的种类、厚度、施工方法等。

3. 材料采购:根据施工方案,对所需的耐火材料进行采购。

4. 设备检查及准备:对回转窑内的设备进行检查,确保设备运转正常,无损坏或漏水等现象。

5. 清洁清扫:对回转窑内的杂物、灰尘等进行清扫,并清理干净。

6. 底衬材料的安装:根据施工方案的要求,安装底衬材料,如铸铁板、耐火砖等。

7. 窑身材料的施工:根据施工方案的要求,进行窑身材料的施工,如耐火砖的砌筑、喷涂等。

8. 防火层材料的施工:根据施工方案的要求,进行防火层材料的施工,如高温预防涂料、绝热毛毡等。

9. 检查验收:施工完毕后,对施工质量进行检查验收,确保施工质量符合要求。

以上是回转窑内耐火材料施工的基本流程,下面将对施工过程中的要求进行详细介绍。

二、回转窑内耐火材料施工的要求1. 材料选择:回转窑内耐火材料的选择应根据回转窑的工作条件、工艺要求、使用寿命等因素进行选择。

常用的耐火材料包括耐火砖、耐火浇注料、高温预防涂料等。

2. 施工质量:耐火材料施工质量对回转窑的正常运行和寿命有着重要的影响。

施工过程应注意保证材料的密实性、整齐性和平整度,并确保各部位的耐火材料无缺陷、无裂缝。

3. 施工环境:回转窑内施工环境复杂,施工过程中应注意环境湿度、温度等因素对施工质量的影响。

尽量选择干燥、温度适宜的时候进行施工。

4. 施工设备:回转窑内耐火材料施工过程中需要使用一些特殊的施工设备,如耐火砖切割机、喷涂机等。

玻璃熔窑耐火材料及熔窑应知应会资料

玻璃熔窑耐火材料及熔窑应知应会资料

玻璃熔窑耐火材料及熔窑应知应会部分一、玻璃熔窑用耐火材料1、硅砖硅砖是浮法玻璃熔窑使用量最多、也是最重要的一个砖种。

对于大型熔窑,硅砖主要用于熔化部及工作部窑顶大碹、胸墙和前后端墙、蓄热室顶碹和蓄热室上部隔墙等。

硅砖的高档制品SiO2含量为96~98%。

它是属于酸性耐火材料;其密度为 2.35至2.38g/cm3,具有很高的高温结构强度,如荷重软化温度高(1640~1700℃)和蠕变率低,而且在吸收少量碱质组分后除了极轻微的熔蚀外,并不降低窑顶结构强度。

硅砖的主要缺点是抗热震性能低。

玻璃窑用硅砖具有如下特点:a.高温体积稳定,不会因温度波动而引起炉体变化:玻璃熔窑在1600℃下可以保持炉体不变形,结构稳定。

b.对玻璃液污染轻微:硅砖主要成分是SiO2,在使用时如有掉块或表面熔滴,不会影响玻璃液的质量。

c.耐化学侵蚀:上部结构的硅砖受玻璃配合料中挥发的R2O的气体侵蚀,表面生成一层光滑的变质层,使侵蚀速度变低,起保护作用。

d.其体积密度小:可减轻炉体重量。

2、粘土砖粘土砖是以耐火粘土为原料生产的耐火制品,浮法玻璃熔窑使用量较多。

粘土砖主要用于工作温度在1300℃的窑炉部位,如蓄热室下部的格子砖及墙砖、烟道砖及池底的粘土大砖等。

粘土砖其主要成分是Al2O3含量为30~48%、SiO2含量为50~70%。

它是偏酸性的耐火材料,随着砖中Al2O3含量的增加其酸性逐渐减弱,它对酸性具有一定的侵蚀抵抗力,对碱性侵蚀抵抗力能力较差,因此粘土砖宜用于酸性窑炉环境;其密度为2 .40至2.56g/cm3,其耐火度虽然高达1700℃,但荷重软化温度只有1300℃左右,因此在高温使用时不能承重、不能受压。

粘土砖的抗热震性较好,波动范围较大,一般大于10次(1100℃/水冷),这与粘土砖的线膨胀系数值不太大又无多晶转变现象及具有明显颗粒结构有关。

3、高铝砖与硅线石砖高铝砖是Al2O3含量大于48%的硅酸铝质耐火材料统称高铝质耐火材料,浮法玻璃熔窑使用量较少;如果在高铝质砖的配料中加入一定比例的硅线石及其他微量元素将变成硅线石砖,高铝砖主要用于蓄热室的中部砌墙,硅线石砖主要用于蓄热室的炉条碹等。

回转窑耐火材料的选用及施工注意事项

回转窑耐火材料的选用及施工注意事项

回转窑耐火材料的选用及施工注意事项结合雷法公司的培训和我们的生产经验,各熟料生产线在耐火砖的选材和施工方面应注意以下几个方面:1.回转窑衬砖材质的选择(1)卸料冷却带︰长0.6m—1 m,,建议使用具有高耐磨、耐热震稳定性的浇注料,例如:刚玉质或莫来石质浇注料。

利用耐火度1100℃以上的锚固钉进行固定。

(2)下侧过渡带:长1—2D,建议使用尖晶石砖(D为窑的直径)(3)烧成带:长4—5D,建议使用国产的直接结合镁铬砖。

如果热负荷过高时可以使用尖晶石砖。

(4)上侧过渡带︰长2—4D,,建议使用尖晶石砖。

(5)安全带:长2D,用含AL2O3 50—55%的高铝砖,热负荷过高时用含AL2O370%的高铝抗剥落砖。

(6)预热带:从安全带末尾到进料端锥体前约1 m处,用含AL2O350—55%的高铝砖。

(7)进料带和进料锥带:进料带用含AL2O330—40%的耐碱粘土砖,锥部可用耐磨耐碱性能好的浇注料。

2.与砌筑不同品种砖有关的一般问题回转窑个别区段中应采用什么适当的砖种取决于煅烧方法,在任何情况下都应满足特定窑的特定要求。

但关于特殊部位衬砖材质的选择必须遵守以下规则︰(1) 轮带区内不改变衬砖材质︰轮带区是指在轮带两侧各1米的范围之内。

不能轮带区内改变砖种,比如从镁铬砖或尖晶石砖改成高铝砖,通常应该避免这种情况。

这时因为砌在轮带两侧的不同材质的耐火砖具有不同的导热性能和挂窑皮性能,在使用中造成筒体温度不同,从而形成不同的轮带间隙,轮带便不能在整个表面上最佳的运行,加大了砖衬所受的机械应力,就相应地导致这个部位耐火砖的过早损坏。

(2) 在烧成带不能采用几种不同品种的镁质砖;小区段的镁铬砖砌在高铝砖和尖晶石砖之间的过渡带内,由于他们的荷重软化温度不同,镁铬砖便暴露在高的机械负荷之下,通常的结果是耐火砖的过早损坏。

3.镶砌砖缝的预留耐火材料的热膨胀系数不同,镁质砖的热膨胀性大,必须在环缝预留砖缝补偿,干法砌筑砖体必须粘贴2mm纸板,湿法则采用胶泥进行调整;在窑的轴向和径向上高铝砖和轻质砖的膨胀只比整个窑体的膨胀性稍大些,所以他们在窑内不需要任何增加接缝。

水泥窑用耐火材料

水泥窑用耐火材料

水泥窑用耐火材料水泥窑是水泥生产过程中的重要设备,它在高温、高压的环境下工作,因此需要使用耐火材料来保护窑体,延长设备的使用寿命,提高生产效率。

水泥窑用耐火材料的选择和使用对水泥生产起着至关重要的作用。

本文将就水泥窑用耐火材料的选择、性能要求和使用注意事项进行介绍。

首先,水泥窑用耐火材料的选择至关重要。

耐火材料的种类繁多,常见的有刚玉、高铝砖、硅酸盐耐火材料等。

在选择耐火材料时,需要考虑其耐高温、抗侵蚀和导热性能,以及与水泥原料的化学反应等因素。

不同部位的水泥窑需要选择不同性能的耐火材料,以确保其在高温、腐蚀性气氛下的稳定性。

其次,水泥窑用耐火材料的性能要求也是非常严格的。

耐火材料需要具有优异的耐火度,能够在高温下保持稳定的物理和化学性能。

同时,耐火材料还需要具有较高的抗冲击性和耐磨性,以应对水泥窑内部颗粒物料的冲击和磨损。

另外,耐火材料的导热系数也是需要考虑的重要因素,它直接影响着水泥窑的热工性能和能源消耗。

最后,水泥窑用耐火材料在使用过程中需要注意一些事项。

首先是安装和施工质量的控制,耐火材料的安装质量直接关系到水泥窑的使用效果和寿命。

其次是定期的维护和检查,水泥窑用耐火材料在长期高温、腐蚀的环境下容易出现损坏和磨损,需要定期进行维护和更换。

另外,水泥窑用耐火材料的使用还需要注意避免窑体温度过高或过低,以免对耐火材料造成不必要的损害。

综上所述,水泥窑用耐火材料的选择和使用对水泥生产起着至关重要的作用。

正确选择合适的耐火材料,严格控制其性能要求,以及注意使用过程中的维护和注意事项,都是确保水泥窑正常运行和延长设备寿命的关键。

希望本文的内容能够对水泥生产企业的工程技术人员和设备管理人员有所帮助,提高水泥生产的效率和质量。

玻璃窑耐材的选择因素及马蹄焰(钠钙玻璃)窑用哪些耐火材料

玻璃窑耐材的选择因素及马蹄焰(钠钙玻璃)窑用哪些耐火材料

玻璃熔窑耐火材料选用前需要了解哪些因素?①池炉使用年限;②玻璃质量要求;③生产能力,即熔化率和熔化温度选取多少;④保温情况,为了节约燃料需在哪些部位采取保温;⑤经济性,即投资的多。

玻璃池窑砌筑用耐火材料应满足哪些要求?修筑玻璃池炉用的各种耐火材料应满足以下基本要求:①应具有高的软化、熔融温度,一般耐火度不低于1580℃。

②有足够的机械强度,能抵抗撞击、摩擦、高温高速火焰、烟尘的冲刷和其他机械作用。

③高温结构强度好,在操作温度下能长期承受机械负荷。

④对熔融配合料各组分、熔融玻璃及气态物质的侵蚀作用抵抗力强。

⑤对玻璃的污染要小。

⑥耐急冷急热性能(热震性)好。

⑦高温体积稳定性好。

残余收缩或膨胀小。

⑧热容、热膨胀、导热等热性能满足使用要求。

⑨外形规整,尺寸准确。

⑩根据使用条件提出的其他要求(如电极砖的电性能要符合使用要求)。

必须依据池炉各部位不同的侵蚀条件来选用耐火材料。

马蹄焰窑钠钙(瓶罐、器皿、灯泡、荧光灯)玻璃池炉各部位通常选用哪些耐火材料?熔化池:池壁:使用温度1400~1600℃,选用AZS-33砖TC。

选用根据:对于熔融玻璃液有较好的抗蚀性和耐热冲击性。

池壁温度较低部位:使用温度<1400℃,选用电熔锆莫来石。

选用根据:对于熔融玻璃液有较好的抗蚀性和耐热冲击性。

池底铺砌砖:使用温度1300~1500℃,选用电熔AZS-33#砖D.C.L。

选用根据:对于熔融玻璃液有较好的抗蚀性和耐热冲击性。

池底:使用温度<1400℃,选用黏土大砖或高铝大砖。

加料口:使用温度1400~1500℃,选用电熔AZS-36#砖R.V或电熔AZS-41#砖R.V。

选用根据:对玻璃的抗侵蚀性极强鼓泡部位:使用温度1400~1500℃,选用电熔AZS-41#砖D.C.L。

选用根据:该砖适用于侵蚀最强的部位。

电极部位:使用温度1400~1600℃,选用电熔AZS-41#RD.C.L。

熔化池上部结构:加料口上部:使用温度1400~1500℃,选用电熔AZS-36#砖R.C。

陶瓷窑炉用耐火材料性能要求

陶瓷窑炉用耐火材料性能要求

陶瓷窑炉用耐火材料性能要求陶瓷窑炉是制作陶瓷的重要设备之一,而耐火材料则是确保窑炉高温下正常运转的保障。

陶瓷窑炉用耐火材料性能要求如下:1. 耐高温性能陶瓷窑炉工作温度通常在1000℃至1300℃之间,因此耐火材料需要具有较好的耐高温性能。

其能够在高温下稳定地存在,不发生破裂或者渗透现象,并且还要具有一定的耐侵蚀性,能够抵御窑内流动的熔融钠、烟气以及尘埃等的侵蚀,确保窑炉长期的运作。

2. 耐磨损性能在陶瓷制造过程中,陶瓷坯体需要经历多次烧制和退火,窑炉的耐火材料会不断受到磨损和热膨胀的影响,因此需要具有一定的耐磨损性能。

能够在长时间内承受窑炉烘烤和陶瓷坯体的摩擦,不因摩擦造成热胀冷缩现象,确保陶瓷制造过程中窑炉的稳定运转。

3. 防渗透性能陶瓷窑炉长期运行会导致窑炉材料表面因氧化、磨损而产生微小裂缝,如果耐火材料没有较好的防渗透性能,就会导致气体、氧化物在窑炉壁上的渗透,缩短耐火材料使用寿命,甚至影响窑炉的优良运转状态,因此防渗透性能也是陶瓷窑炉用耐火材料的重要性能之一。

4. 密实性与抗热震性能陶瓷窑炉用耐火材料的密实性是指材料的质地结构紧密,不会因为高温、震动、热膨胀而产生断裂现象。

而抗热震性能则是指材料能够在温度变化大且突然的情况下保持稳定,不会因为突然的温度变化而破裂或者产生与窑炉壁面的分离等现象。

因此,密实性与抗热震性能的好坏对于耐火材料的使用寿命以及陶瓷加工质量有着重要的影响。

5. 操作性能除了以上几个性能,陶瓷窑炉用耐火材料的操作性能也是一个需要考虑的重要因素,否则会在制陶过程中带来很多不便。

比如,耐火材料的分析性能要尽可能高,这样可以在操作时更好的预测变化,并进行预防措施。

此外,耐火材料的结构合理,易于贴附和拆卸,可以减少后期的维护和换防工作。

以上是针对陶瓷窑炉用耐火材料性能要求的介绍,对于陶瓷制造企业而言,选择适合自己窑炉的耐火材料是确保陶瓷制品质量和企业经济收益的关键要素。

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窑用耐火材料的选用原则易敏( 武汉船舶职业技术学院, 武汉430050)耐火材料REFRACTORY中国水泥2006.81 回转窑各带耐火材料的选用原则1.1 预热带、分解带预热带和分解带的温度相对较低, 要求砖衬的导热系数小, 耐磨; 在这个区域来自原燃料的硫酸碱和氯化碱开始挥发, 在窑内凝聚和富集, 并渗入砖的内部。

普通黏土砖与碱反应形成钾霞石和白榴石, 使砖面发酥, 砖体内产生膨胀致其开裂剥落(这个损坏现象被统称为“碱裂”)。

而含Al2O325%~28%和SiO2 65%~70%左右的耐碱砖或耐碱隔热砖在一定的温度下与碱反应时, 砖的表面立即形成一层高黏度的釉面层, 封闭了碱向砖内渗透的通道, 防止了“碱裂”, 又增大了砖面对窑研磨的抵抗力, 变“碱害”为“碱利”。

但这种砖不耐1 200℃以上的使用温度。

所以预热带一般采用磷酸盐结合高铝砖、抗剥落高铝砖, 也可以采用耐碱砖。

分解带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, 但价格较高。

窑尾进料口宜采用抗结皮的碳化硅浇注料。

1.2 过渡带和烧成带过渡带: 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, 筒体温度高, 相对热耗要大, 不利于降低能耗。

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, 火焰温度达1 700℃以上, 化学反应激烈, 高温下熟料液相、熔融燃料灰渣的渗入以及随窑气渗入的硫酸碱和氯化碱等对各种耐火材料都有很强的化学侵蚀能力。

在氧化—还原气氛频繁交替的窑上, 形成硫化物, 并凝聚在砖内, 停窑时转为氧化气氛, 硫化物转化成硫酸盐, 体积增大, 如此反复循环, 破坏了砖的结构, 引起砖的开裂。

因此, 在烧成带要求砖衬抗熟料侵蚀、抗SO3、CO2能力强。

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。

1.3 冷却带和窑口冷却带和窑口处气温高达1 400℃左右, 又没有稳定窑皮, 温度波动较大, 熟料的研磨和气流的冲刷都很严重。

要求砖衬的导热系数小、耐磨、抗热震; 热震稳定性优良的碱性砖(如尖晶石砖)或高铝砖适用于冷却带内。

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。

窑口部位要采用抗热震的浇注料。

如耐磨耐热震的高铝砖或钢纤维增强的浇注料和低水泥型高铝质浇注科, 但在窑口温度极高的大型窑上则宜采用普通的或钢纤维增强的刚玉质浇注科。

2 窑衬材料的选用要点2.1 有良好的热震稳定性能耐火材料的热展稳定性(K) 随它的导热系数(λ)和力学强度(σ)的增加而增加, 随它的热膨胀系数(α), 弹性模量(E)、比热(c)和体积密度(γ)的增加而降低,即:K=λσ/cγαE ( 1)耐火砖的热膨胀系数和弹性模量是其本质所决定的,因此必须设法适当地提高耐火砖的强度来提高砖的热展稳定性。

2.2 在环境温度和使用温度下均有足够的力学强度窑的筒体并不完全是刚性的, 加上窑椭圆度过大的影响, 窑在转动中窑体特别是轮带部位发生或大或小的变形, 在窑衬内产生压、拉和剪应力, 加上火砖相互间持续出现的相对位移和局部应力, 导致砖的断裂、开裂、剥落甚至“抽签”掉砖。

窑衬在加热、冷却过程中产生温差应力(热应力), 也能导致砖的开裂和剥落。

还有化学侵蚀形成某些新矿物, 产生体积变化, 也在砖内造成新的机械应力。

以上种种都要求耐火砖在常温和高温下均有足够的强度, 才能正常使用。

2.3 要有正确的砖型和尺寸窑筒内耐火砖目前普遍选用两种砖型即VDZ型(或称B型)和π/3型(或ISO型)。

VDZ 型是全德水泥厂协会所订的标准。

这种砖尺寸较小, 单重7~8kg, 大小头间楔形度小, 砌成窑衬后砖缝较多, 能较好吸收砖体受热膨胀后的应力, 回转窑内的碱性砖应采用这种砖型。

但这种砖大小头宽度之差小, 砌筑中必须严禁大小头倒置, 以免发生掉砖事故。

π/3型是国际标准, 这种砖大头宽度统一为103mm, 因而单重较大, 回转窑用的高铝砖和黏土砖适于采用这一砖型。

综上所述, 为满足传统回转窑生产工艺的要求, 必须配套使用一系列的碱性砖、高铝质砖、耐碱砖、耐火浇注料、黏土质砖、碳化硅等耐火材料。

□水泥回转窑及其内衬的侵蚀随着建材工业“由大变强、靠新出强”发展战略的实施以及国家对于基础工业的重视,作为2 000 t/d以下和4 000 t/d 级回转窑的非高温区的全套耐火材料已能完全满足要求[1]。

但由于大型干法回转窑将取代一大批立窑及小型回转窑,其具有窑温更高、窑速更快、窑系统结构更复杂、碱等挥发性组分侵蚀严重等特性[2],从而对耐火材料提出了更为苛刻的要求。

1 回转窑工艺1.1 回转窑的发展回转窑生产水泥熟料已有一个多世纪的历史。

现在,水泥回转窑12 000 t/d 的最大生产能力是其它窑所不能达到的。

上世纪70 年代,引进了预烧结窑,从而获得了耐火材料的热卸载。

进入回转窑之前,在预热系统中进行的二次烧结除去了原料中90%的碳,在烧结期间,注入的料发生熔融,形成烧结矿物。

随着这些变化的发生,回转窑缩短,但生产能力保持不变[3]。

1.2 回转窑的工艺特点新型大型回转窑以预分解窑(PC)和预热器窑(SP)为主,与传统水泥窑相比具有以下特点[4,5]:(1)碱、硫、氯等组分侵蚀严重。

硫酸盐和氯化物等挥发凝聚反复循环并富集,导致预热器、分解炉、上升烟道、下料斜坡所用的黏土砖和普通高铝砖等耐火材料受到严重的侵蚀,加剧结构剥落损毁;(2)窑温提高,大型预分解窑多采用篦式冷却机和多通道喷煤嘴,二次风温度可达1 300 ℃,出窑熟料温度可达1 300 ℃。

而传统回转窑出窑熟料温度为1100 ℃左右,二次风温度在1 100 ℃~1 200 ℃。

温度的提高加剧了熟料对耐火材料的侵蚀,使用寿命急剧下降;(3)窑速加大,单位产量加大,机械应力和热疲劳破坏加大。

大型窑的转速达到了3~4 r/min,比传统窑提高3 倍以上。

这就要求耐火材料要有更高的整体稳定性和抗热震性能;(4)窑径加大,窑皮的稳定性差。

2 000 t/d 的窑直径为4 m,4 000 t/d 窑直径为4.7 m,又加之窑速加快,机械震动加剧,要求高温带耐火材料除了有耐高温熟料侵蚀及热震稳定性外,还需要易粘窑皮的性能。

基于上述特点,必须对各个部位的不同要求选择合适的耐火材料,并在此基础上研制新型的耐火材料。

1.3 燃料的变化回转窑做为主要的水泥烧结系统,煤是其主要燃料。

从上世纪50 年代,水泥工业开始使用石油和天然气。

这种变化对耐火材料内衬有积极作用,因为石油和天然气几乎不含有能渗透到耐火材料内衬中的灰分或惰性气体。

但由于石油能源的紧张对水泥工业造成的冲击,故又重使用煤作燃料。

同时,二次燃料,诸如旧轮胎、废木材、废石油、塑料、溶剂等的使用也在增加。

水泥回转窑变成了一个“废弃物焚化炉”,耐火材料工业面临着新的挑战。

二次燃料的使用,不仅碱金属、氯化物、硫酸盐、硫化物,而且重金属和微量元素,如铅、镉、铬、镍、汞等也大量地进入窑系统中。

这些物质渗透和腐蚀耐火材料内衬,有些还直达窑壳。

此外,当二次燃料燃烧时,由于在脱气和二次燃料的延迟燃烧期间释放出了CO 气体,形成了局部还原条件。

2 回转窑内衬的侵蚀作用水泥熟料煅烧过程中,尤其在烧成带和过渡带,窑衬用耐火材料因与水泥熟料和窑内高温气氛直接接触而受到严重的化学侵蚀[6]。

原料和燃料中含有挥发凝聚性质的微量组分,在气相和凝聚相内均能存在。

由于新型干法窑充分利用烟气的余热预热进入预热器的水泥生料,碱的硫酸盐和氯化物挥发、凝聚,反复循环,使得这些组分在窑内富集,其中这些组分的含量也大为增加[7]。

在水泥烧成温度范围内,这些元素化合物对不同耐火材料有着不同的影响。

2.1 高铝质耐火材料对于高铝质耐火材料,氧化铝含量小于25%时,具有较好的抗碱侵蚀性能,材料与碱反应生成KAS6、KAS4、K、Na、Al2O3、SiO2 的碱硅铝化合物,呈玻璃熔融体,形成致密的保护层,阻止了碱的进一步侵蚀,一定程度上保护了耐火材料,但此种耐火材料耐火度较低[8]。

而氧化铝含量较高的耐火材料,其耐火度较高,但抗碱侵蚀能力较差,材料与碱反应生成KAS6、KAS2、K、Na、Al2O3、SiO2 的碱铝硅矿物,发生体积膨胀,使材料损坏、剥落,影响使用寿命。

2.2 镁质耐火材料一般来讲,镁质耐火材料的侵蚀行为大致可划分为两个温度带的化学反应:即高温区的熟料- 砖工作带界面反应和低温区K、S、Cl 的冷凝气化学侵蚀作用[9]。

前一过程中碱元素化合物部分地参与熟料液相的形成,降低硅酸盐结合相的熔点和黏度,缓慢地溶解方镁石颗粒表面,虽影响砖的结合强度,但利于窑皮的形成,起到保护耐火材料的作用。

后一过程中碱、氯、硫元素化合物与方镁石等矿物发生化学反应,从而使砖产生各种缺陷,影响材料使用寿命。

对于镁质耐火材料,其使用气氛不同,受损害的程度也不同。

在氧化气氛下,烟气内的硫化物与窑内的C2S 及耐火材料中的氧化镁等成分起反应,生成C3SMgS2、CMS 等低熔融化合物。

这些化合物渗透到耐火砖内,既破坏了衬砖的耐火度,又损坏了衬砖的致密结构,降低衬砖的使用寿命。

同时SO3 与MgO作用生成含有MgO 的硫酸盐,在长期作用下,大颗粒的氧化镁将分裂成小晶粒,影响砖体结构和材料的强度。

在还原气氛下,三价硫将还原成二价硫,在砖的冷面生成FeS、KFeS2 和CaS。

但在氧化还原情况下,C2S 又会转化为C3SMgS2,出现体积频繁变化,最终导致材料损坏。

此外,镁铬砖虽具有良好的高温性能,良好的抗SiO2 侵蚀和抗氧化还原作用,同时具有优良的高温强度,较好的挂窑皮性,但其在水泥回转窑内使用时,在碱或硫的作用下,稳定的三价铬极易转化为氧化能力极强的六价铬,在气体内铬化物含量超过10mg/m3,水溶液含铬量超过0.5 mg/L 时,将对人体产生极为严重的危害,使镁铬砖的使用受到一定的限制。

但鉴于镁铬砖优良的性价比,仍然用于工况条件较为苛刻的大型预分解窑上。

3 耐火材料的选择根据新型大型回转窑以及预分解窑(PC)和预热器窑(SP)的特点,综合窑内衬所受的热应力、机械应力和化学侵蚀等特征,针对回转窑内不同段带的需求,选择合适的耐火材料。

各个区域的工况条件和材料选用分述如下[10,11]:(1)进料带该带一般采用高铝砖、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科;(2)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;__(3)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,通常采用镁铝尖晶石砖、硅莫砖等;(4)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,可采用镁铁尖晶石砖、低铬方镁石复合尖晶石砖等;(5)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,可采用抗剥落耐磨砖;(6)窑口部位采用抗热震的浇注料。

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