水泥回轉窯對耐火磚要求及耐火材料配置
2020-09-21 17:34:27 點擊：
水泥回轉窯燒成帶和過渡帶對耐火磚要求
由于堿性耐火磚具有良好的掛窯皮性能，低熱導率和對熟料的有良好的抗侵蝕性等優點，因此會被水泥回轉窯的燒成帶和過渡帶應用，回轉窯燒成帶用耐火磚一直是一個重要課題，對堿性耐火磚有9個要求。
①：具有優良的粘掛窯皮性能，易于掛好穩定的窯皮
水泥回轉窯在正常生產過程中，高溫區域的耐火磚熱面能否粘掛上一層均勻、穩定且厚度適宜的窯皮，這對延長耐火磚的使用壽命和使回轉窯長期、效率、安全作業至關重要。因為窯皮的存在可以減輕水泥熟料對耐火磚的侵蝕，可以降低耐火磚熱面的溫度，同時也能降低窯筒體的溫度，可以防止要筒體因為過熱造成變形，導致使用壽命降低。
②:具有良好的熱震穩定性能
水泥回轉窯旋轉一周的過程中，耐火磚熱面可以產生200~300℃的溫度改變，當水泥窯運行不規律，頻繁停窯檢修時，耐火磚更要受到上千度溫差沖擊，所以一定要求使用在水泥回轉窯中耐火磚具有良好的熱震穩定性能。
③：抗化學侵蝕能力要強
水泥窯中的耐火磚在運行時，將要受到水泥熟料的侵蝕，水泥熟料的侵蝕可以改變耐火磚內部的結構，造成耐火磚性能的惡化，所以水泥回轉窯中的耐火磚的抗化學侵蝕能力一定要強。
④：較強的抗剝落性能
水泥廠由于各種原因停窯時，有可能造成耐火磚表面窯皮層的大量脫落，在窯皮層脫落過程中將可能伴隨著一部分耐火磚的剝落，這將嚴重地影響耐火磚的使用壽命。所以耐火磚必須要有較強的抗剝落性能，這樣隨著窯皮層的脫落而剝落的耐火磚層就較為薄，耐火磚的使用壽命就能得到較好的保證。
⑤：常溫和高溫力學強度要高
水泥回轉窯在轉動中，位于托輪處的磚受擠壓，位于窯筒頂部的磚受窯皮質量和自重帶來的拉伸。磚咋窯內收到的是壓、拉、扭、剪的綜合機械應力。窯的轉動，筒體橢圓度，襯磚和筒體之間的磚與磚之間的擠壓、扭動、窯筒體變形，都會在磚襯之間產生機械應力。水泥回轉窯中使用的耐火磚都必須能夠承受較高的機械力作用。因此耐火磚應該具有較高的高溫力學強度，這樣才能承受窯襯之間、窯襯與筒體之間產生的機械應力。
⑥：磚型正確，磚外觀規整，尺寸公差要小
水泥回轉窯筒體內的施工要求耐火磚的磚型要正確，尺寸公差要小，否則在耐火磚的砌筑過程中會造成無法合攏，或造成窯體運行中耐火磚抽簽掉磚事故，這些都嚴重影響著水泥窯的正常生產。
⑦：產品質量要穩定
水泥回轉窯中的耐火磚使用種類多，磚型多，為了維護回轉窯的運轉率，要求各種耐火磚的質量一定要好，否則一兩塊磚的損壞可能迫使水泥廠更換相鄰部位的幾環耐火磚，造成巨大浪費和損失。
⑧導熱系數和熱膨脹系數要低
水泥廠是能源消耗的大戶，其中通過筒體散熱而消耗的能量占去了很大一部分。為了降低窯筒體的散熱損壞，而熱膨脹系數角度的耐火磚受熱后膨脹量就小得多，磚與磚之間產生的應力也就小得多，對耐火磚取得好的使用壽命也有很大的幫助。
⑨低鉻或無鉻，減小鉻公害
新型干法水泥回轉窯中大規模使用的直接結合鎂鉻磚，在使用后會造成Cr6+污染，嚴重危害了水泥廠周邊的環境。為了人類共同的家園，要求水泥窯中的耐火磚無鉻或低鉻，減小鉻公害。只有這樣才能達到水泥的清潔生產。
堿性耐火磚是指以堿性氧化物如Mg0和CaO為主要成分的耐火制品，粘附在耐火磚表面物料是水泥回轉窯的窯皮，可以防止高溫條件下被化學侵蝕或者機械磨損，窯皮如果出現脫落就會導致耐火磚性能下降，對水泥回轉窯燒成帶上的耐火磚有要求外，也需要嚴格把控窯皮的物料選擇和施工。
一般的回轉窯分為進料帶(預熱帶)、下過渡帶、上過渡帶、燒成帶、卸料帶(冷卻帶)幾個區域，各區域長度比例分布示于表1(D為窯筒體鋼板的有效內徑)。
表1 回轉窯各區域長度比例
進料帶 |
下過渡帶 | 上過渡帶 | 燒成帶 | 卸料帶 |
| ～5D | ～2D | ～3D | ～4D | ～1D |
各個區域的工況條件和材料選用分述如下。
⑴ 進料帶：該帶一般采用磷酸鹽結合高鋁磚、抗剝落高鋁磚，也有采用耐堿磚，窯尾進料口宜采用抗結皮的碳化硅澆注料。
⑵ 下過渡帶：該帶溫度相對低，要求磚襯的導熱系數小，耐磨；一般都采用抗剝落高鋁磚，硅莫磚在性能上優于抗剝落高鋁磚，壽命比抗剝落高鋁磚高約1倍，價格是高鋁磚的1．5倍左右。
⑶ 上過渡帶：該帶窯皮不穩，要求窯襯抵抗氣氛變化能力好、熱震穩定性好、導熱系數小、耐磨；國外采用鎂鋁尖晶石磚，但該磚的導熱系數大，國內的硅莫磚導熱系數小、抗磨，性能一定程度上與進口材料相媲美。
⑷ 燒成帶：該帶溫度高，化學反應激烈，要求磚襯抗熟料侵蝕、抗SO3、CO2能力強，環保要求無鉻公害，鎂鉻產品抗SO3、CO2的能力不佳，與熟料反應生成CrO3，造成使用壽命較短，國外一般采用鎂鋁尖晶石磚，但該磚掛窯皮比較困難，而白云石磚熱震穩定性不好，易水化；國外的鎂鐵尖晶石磚在掛窯皮上效果較好，但造價太高，國內新采用低鉻的方鎂石復合尖晶石磚使用情況較好。
⑸ 卸料帶：該帶窯皮不穩，溫度波動較大，要求磚襯的導熱系數小、耐磨、抗熱震；國外一般使用尖晶石磚，但尖晶石磚的導熱系數大且耐磨性不好，國內近年多采用硅莫磚和抗剝落耐磨磚；窯口部位采用抗熱震的澆注料。
常用材料的技術性能見表2。
表2 常用材料技術性能
理化指標 |
抗剝落高鋁磚 | 方鎂石復合尖晶石磚 | 硅莫磚 | 鎂鋁尖晶石磚 | 鎂鐵尖晶石磚 | 直接結合鎂鉻磚 |
| 主要成分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荷重軟化點 | ≥1470 | ≥1700 | ≥1600 | ≥1700 | ≥1700 | ≥1650 |
| 常溫耐壓(MPa) | ≥45 | ≥50 | ≥90 | ≥65 | 50 | ≥45 |
| 體積密度(t/m3) | 2.5～2.6 | ≥3 | ≥2.6 | 2.85～3.0 | 2.85～3.0 | ≥2.9 |
| 耐磨系數(CC) |
|
|
8.2 |
|
|
|
| 導熱系數(W·mk) | 1.4 |
|
2.5 | 2.8 | 2.6 |
|
