水泥回转窑对耐火砖要求及耐火材料配置
2020-09-21 17:34:27 点击：
水泥回转窑烧成带和过渡带对耐火砖要求
由于碱性耐火砖具有(yǒu)良好的挂窑皮性能(néng)，低热导率和对熟料的有(yǒu)良好的抗侵蚀性等优点，因此会被水泥回转窑的烧成带和过渡带应用(yòng)，回转窑烧成带用(yòng)耐火砖一直是一个重要课题，对碱性耐火砖有(yǒu)9个要求。
①：具有(yǒu)优良的粘挂窑皮性能(néng)，易于挂好稳定的窑皮
水泥回转窑在正常生产过程中，高温區(qū)域的耐火砖热面能(néng)否粘挂上一层均匀、稳定且厚度适宜的窑皮，这对延長(cháng)耐火砖的使用(yòng)寿命和使回转窑長(cháng)期、、作业至关重要。因為(wèi)窑皮的存在可(kě)以减轻水泥熟料对耐火砖的侵蚀，可(kě)以降低耐火砖热面的温度，同时也能(néng)降低窑筒體(tǐ)的温度，可(kě)以防止要筒體(tǐ)因為(wèi)过热造成变形，导致使用(yòng)寿命降低。
②:具有(yǒu)良好的热震稳定性能(néng)
水泥回转窑旋转一周的过程中，耐火砖热面可(kě)以产生200~300℃的温度改变，当水泥窑运行不规律，频繁停窑检修时，耐火砖更要受到上千度温差冲击，所以一定要求使用(yòng)在水泥回转窑中耐火砖具有(yǒu)良好的热震稳定性能(néng)。
③：抗化學(xué)侵蚀能(néng)力要强
水泥窑中的耐火砖在运行时，将要受到水泥熟料的侵蚀，水泥熟料的侵蚀可(kě)以改变耐火砖内部的结构，造成耐火砖性能(néng)的恶化，所以水泥回转窑中的耐火砖的抗化學(xué)侵蚀能(néng)力一定要强。
④：较强的抗剥落性能(néng)
水泥厂由于各种原因停窑时，有(yǒu)可(kě)能(néng)造成耐火砖表面窑皮层的大量脱落，在窑皮层脱落过程中将可(kě)能(néng)伴随着一部分(fēn)耐火砖的剥落，这将严重地影响耐火砖的使用(yòng)寿命。所以耐火砖要有(yǒu)较强的抗剥落性能(néng)，这样随着窑皮层的脱落而剥落的耐火砖层就较為(wèi)薄，耐火砖的使用(yòng)寿命就能(néng)得到较好的保证。
⑤：常温和高温力學(xué)强度要高
水泥回转窑在转动中，位于托轮处的砖受挤压，位于窑筒顶部的砖受窑皮质量和自重带来的拉伸。砖咋窑内收到的是压、拉、扭、剪的综合机械应力。窑的转动，筒體(tǐ)椭圆度，衬砖和筒體(tǐ)之间的砖与砖之间的挤压、扭动、窑筒體(tǐ)变形，都会在砖衬之间产生机械应力。水泥回转窑中使用(yòng)的耐火砖都能(néng)够承受较高的机械力作用(yòng)。因此耐火砖应该具有(yǒu)较高的高温力學(xué)强度，这样才能(néng)承受窑衬之间、窑衬与筒體(tǐ)之间产生的机械应力。
⑥：砖型正确，砖外观规整，尺寸公差要小(xiǎo)
水泥回转窑筒體(tǐ)内的施工要求耐火砖的砖型要正确，尺寸公差要小(xiǎo)，否则在耐火砖的砌筑过程中会造成无法合拢，或造成窑體(tǐ)运行中耐火砖抽签掉砖事故，这些都严重影响着水泥窑的正常生产。
⑦：产品质量要稳定
水泥回转窑中的耐火砖使用(yòng)种类多(duō)，砖型多(duō)，為(wèi)了维护回转窑的运转率，要求各种耐火砖的质量一定要好，否则一两块砖的损坏可(kě)能(néng)迫使水泥厂更换相邻部位的几环耐火砖，造成巨大浪费和损失。
⑧导热系数和热膨胀系数要低
水泥厂是能(néng)源消耗的大户，其中通过筒體(tǐ)散热而消耗的能(néng)量占去了很(hěn)大一部分(fēn)。為(wèi)了降低窑筒體(tǐ)的散热损坏，而热膨胀系数角度的耐火砖受热后膨胀量就小(xiǎo)得多(duō)，砖与砖之间产生的应力也就小(xiǎo)得多(duō)，对耐火砖取得好的使用(yòng)寿命也有(yǒu)很(hěn)大的帮助。
⑨低铬或无铬，减小(xiǎo)铬公害
新(xīn)型干法水泥回转窑中大规模使用(yòng)的直接结合镁铬砖，在使用(yòng)后会造成Cr6+污染，严重危害了水泥厂周边的环境。為(wèi)了人类共同的家园，要求水泥窑中的耐火砖无铬或低铬，减小(xiǎo)铬公害。只有(yǒu)这样才能(néng)达到水泥的清洁生产。
碱性耐火砖是指以碱性氧化物(wù)如Mg0和CaO為(wèi)主要成分(fēn)的耐火制品，粘附在耐火砖表面物(wù)料是水泥回转窑的窑皮，可(kě)以防止高温条件下被化學(xué)侵蚀或者机械磨损，窑皮如果出现脱落就会导致耐火砖性能(néng)下降，对水泥回转窑烧成带上的耐火砖有(yǒu)要求外，也需要严格把控窑皮的物(wù)料选择和施工。
一般的回转窑分(fēn)為(wèi)进料带(预热带)、下过渡带、上过渡带、烧成带、卸料带(冷却带)几个區(qū)域，各區(qū)域長(cháng)度比例分(fēn)布示于表1(D為(wèi)窑筒體(tǐ)钢板的有(yǒu)效内径)。
表1 回转窑各區(qū)域長(cháng)度比例
进料带 |
下过渡带 |
上过渡带 |
烧成带 |
卸料带 |
| ～5D |
～2D |
～3D |
～4D |
～1D |
各个區(qū)域的工况条件和材料选用(yòng)分(fēn)述如下。
⑴ 进料带：该带一般采用(yòng)磷酸盐结合高铝砖、抗剥落高铝砖，也有(yǒu)采用(yòng)耐碱砖，窑尾进料口宜采用(yòng)抗结皮的碳化硅浇注料。
⑵ 下过渡带：该带温度相对低，要求砖衬的导热系数小(xiǎo)，耐磨；一般都采用(yòng)抗剥落高铝砖，硅莫砖在性能(néng)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。
⑶ 上过渡带：该带窑皮不稳，要求窑衬抵抗气氛变化能(néng)力好、热震稳定性好、导热系数小(xiǎo)、耐磨；國(guó)外推荐采用(yòng)镁铝尖晶石砖，但该砖的导热系数大，國(guó)内的硅莫砖导热系数小(xiǎo)、抗磨，性能(néng)一定程度上与进口材料相媲美。
⑷ 烧成带：该带温度高，化學(xué)反应激烈，要求砖衬抗熟料侵蚀、抗SO3、CO2能(néng)力强，环保要求无铬公害，镁铬产品抗SO3、CO2的能(néng)力不佳，与熟料反应生成CrO3，造成使用(yòng)寿命较短，國(guó)外一般采用(yòng)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；國(guó)外的镁铁尖晶石砖在挂窑皮上效果较好，但造价太高，國(guó)内新(xīn)采用(yòng)低铬的方镁石复合尖晶石砖使用(yòng)情况较好。
⑸ 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(xiǎo)、耐磨、抗热震；國(guó)外一般推荐使用(yòng)尖晶石砖，但尖晶石砖的导热系数大且耐磨性不好，國(guó)内近年多(duō)采用(yòng)硅莫砖和抗剥落耐磨砖；窑口部位采用(yòng)抗热震的浇注料。
常用(yòng)材料的技术性能(néng)见表2。
表2 常用(yòng)材料技术性能(néng)
理(lǐ)化指标 |
抗剥落高铝砖 |
方镁石复合尖晶石砖 |
硅莫砖 |
镁铝尖晶石砖 |
镁铁尖晶石砖 |
直接结合镁铬砖 |
| 主要成分(fēn)A1203 |
≥70 |
6～9 |
≥63 |
1～14 |
4～6 |
|
| MgO |
|
≥78 |
|
82～87 |
87～92 |
≥80 |
| Fe2O3 |
|
|
|
0.8 |
3～5 |
|
| Cr2O3 |
|
2～4 |
|
|
|
8 |
| 耐火度(℃) |
1780 |
|
≥1790 |
|
|
|
| 0.2MPa荷重软化点 |
≥1470 |
≥1700 |
≥1600 |
≥1700 |
≥1700 |
≥1650 |
| 常温耐压(MPa) |
≥45 |
≥50 |
≥90 |
≥65 |
50 |
≥45 |
| 體(tǐ)积密度(t/m3) |
2.5～2.6 |
≥3 |
≥2.6 |
2.85～3.0 |
2.85～3.0 |
≥2.9 |
| 耐磨系数(CC) |
|
|
8.2 |
|
|
|
| 导热系数(W·mk) |
1.4 |
|
2.5 |
2.8 |
2.6 |
|
根据以上的分(fēn)析，我们可(kě)以参照选择在配套中采用(yòng)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。如在國(guó)外项目中有(yǒu)采用(yòng)石油焦作為(wèi)生产用(yòng)燃料，由于石油焦中含有(yǒu)大量的S，热值较高，燃烧不充分(fēn)，如果使用(yòng)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，甚至在窑筒體(tǐ)钢板上发生沉积，促进了沉积部位窑體(tǐ)钢板的的腐蚀变质。在水泥窑中，CaO还与SO3反应，生成體(tǐ)积膨胀的CaSO4和CaS，与CaO相比，生成后的體(tǐ)积效应分(fēn)别是275％和155％，导致砖的开裂，从而破坏整个砖衬，所以在材料的配置上还要考虑生产所用(yòng)原料和燃料的成分(fēn)。
