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良好的挂窑皮性能，低热导率和对熟料的有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，回转窑烧成带用耐火砖一直是一个重要课题，对碱性耐火砖有9个要求。
①：具有优良的粘挂窑皮性能，易于挂好稳定的窑皮
水泥回转窑在正常生产过程中，高温区域的耐火砖热面能否粘挂上一层均匀、稳定且厚度适宜的窑皮，这对延长耐火砖的使用寿命和使回转窑长期、、作业至关重要。因为窑皮的存在可以减轻水泥熟料对耐火砖的侵蚀，可以降低耐火砖热面的温度，同时也能降低窑筒体的温度，可以防止要筒体因为过热造成变形，导致使用寿命降低。
②:具有良好的热震稳定性能
水泥回转窑旋转一周的过程中，耐火砖热面可以产生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，所以一定要求使用在水泥回转窑中耐火砖具有良好的热震稳定性能。
③：抗化学侵蚀能力要强
水泥窑中的耐火砖在运行时，将要受到水泥熟料的侵蚀，水泥熟料的侵蚀可以改变耐火砖内部的结构，造成耐火砖性能的恶化，所以水泥回转窑中的耐火砖的抗化学侵蚀能力一定要强。
④：较强的抗剥落性能
水泥厂由于各种原因停窑时，有可能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能伴随着一部分耐火砖的剥落，这将严重地影响耐火砖的使用寿命。所以耐火砖要有较强的抗剥落性能，这样随着窑皮层的脱落而剥落的耐火砖层就较为薄，耐火砖的使用寿命就能得到较好的保证。
⑤：常温和高温力学强度要高
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，筒体椭圆度，衬砖和筒体之间的砖与砖之间的挤压、扭动、窑筒体变形，都会在砖衬之间产生机械应力。水泥回转窑中使用的耐火砖都能够承受较高的机械力作用。因此耐火砖应该具有较高的高温力学强度，这样才能承受窑衬之间、窑衬与筒体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
水泥回转窑筒体内的施工要求耐火砖的砖型要正确，尺寸公差要小，否则在耐火砖的砌筑过程中会造成无法合拢，或造成窑体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种类多，砖型多，为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能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
水泥厂是能源消耗的大户，其中通过筒体散热而消耗的能量占去了很大一部分。为了降低窑筒体的散热损坏，而热膨胀系数角度的耐火砖受热后膨胀量就小得多，砖与砖之间产生的应力也就小得多，对耐火砖取得好的使用寿命也有很大的帮助。
⑨低铬或无铬，减小铬公害
新型干法水泥回转窑中大规模使用的直接结合镁铬砖，在使用后会造成Cr6+污染，严重危害了水泥厂周边的环境。为了人类共同的家园，要求水泥窑中的耐火砖无铬或低铬，减小铬公害。只有这样才能达到水泥的清洁生产。
碱性耐火砖是指以碱性氧化物如Mg0和CaO为主要成分的耐火制品，粘附在耐火砖表面物料是水泥回转窑的窑皮，可以防止高温条件下被化学侵蚀或者机械磨损，窑皮如果出现脱落就会导致耐火砖性能下降，对水泥回转窑烧成带上的耐火砖有要求外，也需要严格把控窑皮的物料选择和施工。
一般的回转窑分为进料带(预热带)、下过渡带、上过渡带、烧成带、卸料带(冷却带)几个区域，各区域长度比例分布示于表1(D为窑筒体钢板的有效内径)。
表1 回转窑各区域长度比例
进料带 |
下过渡带 | 上过渡带 | 烧成带 | 卸料带 |
| ～5D | ～2D | ～3D | ～4D | ～1D |
各个区域的工况条件和材料选用分述如下。
⑴ 进料带：该带一般采用磷酸盐结合高铝砖、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料。
⑵ 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，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，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，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。
⑷ 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，环保要求无铬公害，镁铬产品抗SO3、CO2的能力不佳，与熟料反应生成CrO3，造成使用寿命较短，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。
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、耐磨、抗热震；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，国内近年多采用硅莫砖和抗剥落耐磨砖；窑口部位采用抗热震的浇注料。
常用材料的技术性能见表2。
表2 常用材料技术性能
理化指标 |
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A1203 | ≥70 | 6～9 | ≥63 | 1～14 | 4～6 |
|
| MgO |
|
≥78 |
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82～87 | 87～92 | ≥80 |
| Fe2O3 |
|
|
|
0.8 | 3～5 |
|
| Cr2O3 |
|
2～4 |
|
|
|
8 |
| 耐火度(℃) | 1780 |
|
≥1790 |
|
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| 0.2MPa荷重软化点 | ≥1470 | ≥1700 | ≥1600 | ≥1700 | ≥1700 | ≥1650 |
| 常温耐压(MPa) | ≥45 | ≥50 | ≥90 | ≥65 | 50 | ≥45 |
| 体积密度(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 |
|
