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水泥窯是將生料燒成熟料,窯襯耐火材料受到的綜合影響因素如下:
(1)溫度因素;
(2)化學(xué)侵蝕;
(3)機(jī)械磨損。
上述諸因素的影響,在窯內(nèi)各部分尚有差異。因此,水泥窯用耐火材料的選擇,要與各部位工作條件相適應(yīng),即采用多品種合理配套的材料。
對窯襯影響的因素如下:
(1)溫度因素。水泥窯各部位的溫度不同,對窯的材料要求不一。水泥窯各部位溫度和對窯襯材料的要求見下表。
水泥窯各部位溫度和對材料的要求
大型預(yù)分解窯(PC窯)使用冷卻機(jī)和多風(fēng)道燒嘴,窯頭又加強(qiáng)了密閉。在河北某水泥廠,日產(chǎn)熟料4000t的Φ4.7m×74m窯上,二次空氣溫度約1150℃,窯尾氣流溫度1050~1100℃,高1200℃,且離窯筒熟料溫度達(dá)1400℃。在過渡帶、燒成帶、冷卻帶、窯門罩、冷卻機(jī)、喉部和燒嘴等處溫度差異明顯,須相應(yīng)采用系列的新型材料。
溫度波動(dòng),磚內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力,造成磚的破壞。水泥窯內(nèi)火焰溫度約1700~1800℃,熱量主要通過輻射傳給窯襯材料,而窯襯材料的表面溫度隨窯的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生周期性的變化,溫度達(dá)200℃以上。窯的轉(zhuǎn)速為1~3r/min,即窯襯材料每天經(jīng)受1400~4300次溫度茶、差為200℃以上的熱應(yīng)力作用。無疑,宜選擇耐溫度變化的窯襯材料,即抗熱震性良的材料。
(2)化學(xué)侵蝕。在懸浮預(yù)熱器窯(SP窯)、窯外分解窯(PC窯)和立波爾窯系統(tǒng)內(nèi),由原料和燃料中帶來堿、硫酸鹽和氯化物等揮發(fā)性組分揮發(fā)激素,反復(fù)循環(huán),導(dǎo)致窯中這些組分富集。與原始生料相比,熱級預(yù)熱器窯中K2O+Na2O,SO2和Cl-的含量分別增達(dá)3~5倍和80~100倍。相應(yīng)部位窯氣中這些組分的含量也增加,滲入磚內(nèi),使磚破裂損壞。在熱兩預(yù)熱器、預(yù)分解爐、上升煙道、喂料斜坡和窯筒后部1/3部位中,易形成膨脹性的鈉霞石(Na2·Al2O3·2SiO2)、鉀霞石(K2·Al2O3·2SiO2)、自榴石(K2·Al2O3·4SiO2)等礦物,窯料與粘土磚(Al2O3≥40%)反應(yīng)形成2C2S·CaCO3、2C2S·CaSO4和2CaSO4·K2SO4等結(jié)皮的特征礦物。
在熟料中揮發(fā)組分含量過高時(shí),連冷卻機(jī)熱端、窯門罩和3, 次風(fēng)管道中的普通高鋁磚和粘土磚也會發(fā)生堿裂。
所以在工作溫度為800~1200℃所有部位都應(yīng)采用一系列能耐堿的半酸性粘土磚和澆注料。
(3)機(jī)械破壞?;剞D(zhuǎn)窯內(nèi)襯材料在高溫下隨筒體一起轉(zhuǎn)動(dòng),長期處于震動(dòng)狀態(tài),同時(shí)承受爐料的磨損和沖擊作用,導(dǎo)致磚損壞,此是一方面;其次,窯體長期使用變形、內(nèi)襯材料堿性磚熱膨脹性大,導(dǎo)致磚損壞。
綜觀新型干法窯,其窯速較快,窯溫較高,并且溫差大(2次空氣溫度達(dá)1200℃),堿侵蝕嚴(yán)重,因此對耐火材料提出更高的要求,宜選用耐堿磚、耐剝落磚、耐火澆注料及隔熱材料配套使用。
(三)水泥窯用耐火材料
水泥窯用耐火材料是多品種材料,應(yīng)配套綜合使用。主要有以下幾類:
(1)鋁硅系耐火材料;
(2)隔熱耐火材料;
(3)澆注料。
1. 堿性耐火材料
堿性耐火材料主要品種有:鎂鉻磚、鎂磚、尖晶石磚、白云石磚等。鎂鉻磚又分有普通鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、半直接結(jié)合鎂鉻磚。
堿性耐火材料主要用于水泥窯燒成帶、過渡帶和窯口部位。特別指出,尖晶石磚已成為大型水泥窯主要窯襯材料之一,它應(yīng)用在過渡帶,逐步在冷卻帶、窯口上使用,甚至用于燒成帶內(nèi)。正逐漸取代鎂鉻磚。
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