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水泥窑用耐火材料的技术要求

2012-5-23 14:48:17      点击:

近年来,水泥生产的原料,燃料复杂化,特别是大量固体废弃物被用作原料,燃料,至使耐火材料所承受的热,机械应力和化学腐蚀大幅度增加,导致水泥窑用耐火衬里的使用周期缩短,耐火材料消耗增加,同时大大影响了水泥生产企业的生产效益。因此,一些耐火材料的工作者针对上述情况做了大量的工作,并研究出一批新品种的耐火材料,新的设计技术和施工技术,延长了耐火材料额使用周期,降低了耐火材料的消耗,取得明显的效果,线将应用较为广泛的耐火材料及相关技术要求介绍如下:
  
一.碱性耐火材料
  1.直接结合镁铬砖。直接结合镁铬砖具有较高的抗高温性能,抗SIO2侵蚀和抗氧化还原作用,同时具有较高的抗高温强度和抗机械应力,及较好的挂窑皮性能,被大量用在水泥窑烧成带。由于镁铬砖使用时,在碱或硫的作用下,稳定在3价铬转化为氧化能力极强的6价铬,将对人体产生极为严重的危害,从20世纪80年代中期起,世界各国纷纷制定了一系列环保,卫生方面的标准,对镁铬砖的使用进行限制。进入20世纪90年代,由于镁铬砖优良的性能和低廉的价格,在相当多的国家和地区正在使用性能比镁铬砖更为优良的直接结合镁铬砖,将其用在工况条件较为苛刻的大型预分解窑上。
  2.尖晶石砖。尖晶石砖出现在上世纪90年代,不但具有较强的挂窑皮能力,而且在抗碱,硫熔融物和熟料液相侵蚀,抗热震和窑体变形产生的机械应力,及在抗热负荷等方面,一系列的性能优势,使其成为当今世界碱性砖技术发展的主流。其中,镁铬尖晶石砖用在水泥烧成带和上过度带部位,具有耐火度高,弹性结构良好,抗热力学侵蚀性能好的优点,可取代镁铬砖和一般碱性砖。镁铁尖晶石砖和镁锰尖晶石砖俗称活性尖晶石砖,镁铁尖晶石砖是20世纪90年代末出现的新品种,具有耐火度高和较强的抗氧化性,与白云石砖,镁铬砖相比,此类尖晶石砖具有较高的接卸和热化学性能。镁锰尖晶石砖的耐火度高于镁铁尖晶石,锰离子的活性较高,具有更强的抗碱氯硫侵蚀的功能,在生产过程中回复晶体裂纹的性能超过镁锰尖晶石。
  3.镁锆砖。镁锆砖具有较高的耐火度,氧化锆溶化点为2715℃,温度超过1660℃才被熟料侵蚀,而氧化锆颗粒的另一特点是颗粒四周形成微裂纹,从而吸收外部应力,在热态和冷态条件下,具有较大的抗断裂强度。对熟料液相抗侵蚀能力,氧化还原气氛前其的影响及耐压强度等方面都具有明显的优点。早期的镁锆砖存在着导热系数高于尖晶石砖的特点,此情况已被改善。镁锆砖具有优良的性能,用在工况条件苛刻的水泥窑内,在进一步的提高性能和在保持优良行呢个的气体下,降低生产成本,便于推广应用。
  
二.高铝质耐火材料
  氧化铝含量小于25%的耐火材料,具有较好的抗碱氯侵蚀能力,但之呢过承受1200℃的温度,而氧化铝含量较高的耐火材料,其耐火度高,但抗碱侵蚀的能力较差,在使用过程中耐火材料与碱反应的生成物放生体积膨胀,材料的结构发生破坏。目前,由于碳化硅具有较强的抗碱性能,与碱反应后,生成一层黏性极高的有无裂纹的保护层。同时,由于碳化硅具有极高的导热性能和耐磨蚀性能,所以有AL2O3-SIC组成的高耐火材料相继出现,并产生了非常好的效果,能满足烧成系统分解炉,回转窑,窑门,篦冷机,三次风管,前窑口等不同部位工况和需求。该类材料具有荷软温度点高,强度高,高耐磨蚀,低导热及良好的抗剥落性能,对抗机械应力,热应力。化学反应和过热,热疲劳等综合损坏作用的抵抗能力比较强。
  
三.保温材料
  在常规的耐候材料设计时,保温材料一般采用硅酸钙板,而固体废弃物在好水泥窑中处理时增加了碱氯硫的富集量,如果沉积在硅钙板中,易使硅钙板分化,热损失加重,同时会严重腐蚀金属锚固件。影响工作层的正常使用,为缓解此类状况,出现了隔热耐火浇注料及隔热喷涂料来取代硅钙板,并取得了明显的效果。
  
四.锚固件
  随着水泥工业的迅速发展,相应一些减缓金属腐蚀的设计技术及耐腐蚀性强的材料也相继出现,主要有:1.抗碱氯硫侵蚀的陶瓷锚固剂,可缓解因烟气侵蚀金属锚固件而导致的耐火材料损坏:2.抗碱氯硫侵蚀图层,将有害物与金属锚固件隔开,有效的保护锚固件,延长其使用寿命3.设置工作层和轻质隔热层,因烟气穿过膨胀缝,耐火材料的裂缝等进入材料内部结果,在高温下直接侵蚀锚固件,影响耐火材料的正常使用,有些厂家将材料设计为二层,将膨胀缝错开,阻塞了烟气的进入,有效的保护了金属锚固件,进而促进耐火衬料的正常使用。
  
同时,由于耐火衬料分为二层,轻质隔热层的容重远远低于工作层,所以各种耐火材料重量减轻,减缓了锚固件的机械应力,从而延长其使用寿命。