過渡帶用耐火材料

　? 一、水泥窯過渡帶工作環(huán)境及對耐火材料的性能需求

　　1、水泥窯過渡帶環(huán)境

　　水泥窯過渡帶環(huán)境溫度較高，入窯后的物料進行充分加熱，但未能達到燒成狀態(tài)，受燒成帶影響，過渡帶處于熱工不穩(wěn)定狀態(tài)。

　　由于過渡帶溫度波動大，熟料內(nèi)部液相量少、液相粘度不夠，造成窯皮時長時消，粘掛不牢，使襯磚長期裸露在高溫環(huán)境之中，直接經(jīng)受高溫熟料的沖擊和磨損。

　　窯襯與水泥熟料中熔體、硅酸鹽低熔物、窯氣中K2O、SO2、KCl等組分對高溫裸露襯磚的滲透、化學(xué)侵蝕，在溫度梯度和侵蝕層濃度梯度的作用下，襯磚變質(zhì)層出現(xiàn)致密化，發(fā)生結(jié)構(gòu)層變化，當窯內(nèi)溫度場發(fā)生變化時，在熱應(yīng)力和機械應(yīng)力作用下，

　　變質(zhì)結(jié)構(gòu)層極易發(fā)生開裂、脫落。

　　由于過渡帶溫度場容易受噴煤管及燃料變化的影響而不斷的變化，耐火材料在反復(fù)的溫場變化時，容易出現(xiàn)熱疲勞現(xiàn)象，一般材料承受不了由于溫度場變化引起的急冷急熱，導(dǎo)致了過渡帶襯磚出現(xiàn)損壞。

　　由于過渡帶溫度場容易受噴煤管及燃料變化的影響而不斷的變化，耐火材料在反復(fù)的溫場變化時，容易出現(xiàn)熱疲勞現(xiàn)象，一般材料承受不了由于溫度場變化引起的急冷急熱，導(dǎo)致了過渡帶襯磚出現(xiàn)損壞。所以，水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶對耐火材料，不僅要有較高的強度以抵御機械應(yīng)力，較強的抗熱震穩(wěn)定性以防止熱疲勞損害，還要有良好的高溫性能和抗侵蝕性。

　　2、水泥窯過渡帶對耐火材料性能要求

　　2.1、耐高溫性能要求：水泥窯過渡帶處于高溫環(huán)境中，耐火材料需要具備優(yōu)異的耐高溫性能，能夠承受1300℃以上高溫。

　　2.2、耐熱震性能要求：水泥窯過渡帶經(jīng)常發(fā)生冷熱交替，因此耐火材料需要具有良好的耐熱震性能，能夠抵抗突然變化的溫度和熱應(yīng)力。

　　2.3、耐侵蝕性能要求：水泥生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量酸性氣體和堿性氣體，這些氣體容易侵蝕過渡帶耐火材料。因此，過渡帶用耐火材料需要具備優(yōu)異的耐侵蝕性能。

　　2.4、氧化還原性能要求：水泥生產(chǎn)過程中存在一定程度的氧化還原反應(yīng)，因此過渡帶用耐火材料需要具備較好的氧化還原性能，不易被氧化或還原。

　　2.5、良好的耐磨性要求：水泥生產(chǎn)過程中，窯料在過渡帶上不斷滾動和磨損，因此耐火材料需要具有良好的耐磨性能，能夠承受長期的摩擦和磨損。

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　 二、水泥窯過渡帶耐火材料的選擇

　　根據(jù)以上水泥窯對耐火材料的要求，可以選擇鎂鋁尖晶石磚、硅莫磚、高鋁磚、碳化硅磚等耐火材料作為水泥窯過渡帶的襯里材料。

　　鎂鋁尖晶石磚因與水泥熟料的主成分都屬于堿性材料，所以具有優(yōu)異的抗侵蝕性能，由于添加了鎂鋁尖晶石，可以獲得熱震穩(wěn)定性，所以一直被奧鎂、雷法等國外企業(yè)推薦應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶;

　　硅莫磚也可適用于5000t/d以下水泥回轉(zhuǎn)窯。從環(huán)保節(jié)能角度，也可推薦用復(fù)合結(jié)構(gòu)硅莫磚;

　　硅莫磚與鎂鋁尖晶石磚相比較具有導(dǎo)熱系數(shù)低，熱震穩(wěn)定性好、性價比高的優(yōu)勢;鎂鋁尖晶石磚與硅莫磚相比較具有抗侵蝕性能更強的優(yōu)勢和導(dǎo)熱率高的劣勢，在系統(tǒng)處理垃圾水泥回轉(zhuǎn)窯上，鎂鋁尖晶石磚的抗堿硫侵蝕效果更好，所以在大型回轉(zhuǎn)窯，從安全系數(shù)考慮，仍大多采用鎂鋁尖晶石磚進行砌筑。整體上，硅莫磚因性價比優(yōu)勢，在國內(nèi)有替代鎂鋁尖晶石磚在水泥回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用的趨勢。

　　高鋁磚具有高溫抗侵蝕性、耐熱震性和耐磨性能優(yōu)異;鎂磚具有較好的耐高溫性能和耐侵蝕性能;碳化硅磚則具有較好的耐高溫性能和耐熱震性能。

　　在選擇水泥窯過渡帶耐火材料的時候要根據(jù)實際情況，可以選擇不同的耐火材料組合使用，以達到最佳的耐用性能。同時，選用耐火材料時還需考慮其成本、加工性能和可靠性等方面的因素。

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　　根據(jù)水泥窯過渡帶的工況環(huán)境，水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶對耐火材料，不僅要有較高的強度以抵御機械應(yīng)力，較強的抗熱震穩(wěn)定性以防止熱疲勞損害，還要有良好的高溫性能和抗侵蝕性。而鎂鋁尖晶石磚適合水泥窯過渡帶使用。

　　一、鎂鋁尖晶石磚特點

　　鎂鋁尖晶石磚是以方鎂石及尖晶石為主要礦物的高檔堿性耐火材料，經(jīng)高壓成型、高溫燒結(jié)而成，同時添加改善制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特定礦化劑的制品，還可根據(jù)使用工況和具體理化指標定制。

　　鎂鋁尖晶石磚的特點是常溫耐壓強度高、高溫結(jié)構(gòu)強度高、熱震穩(wěn)定性好、抗侵蝕能力強、耐磨性好、抗剝落性能強。

　　二、真金生產(chǎn)的鎂鋁尖晶石磚在過渡帶的應(yīng)用

　　ZJMA-6適用于石灰窯及2500-5000t/d水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶

　　ZJMA-7適用于5000-7500t/d水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶

　　ZJMA-8適用于7500t/d以上水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶

　　四、真金鎂鋁尖晶石磚的理化指標

　　1、高溫影響

　　過渡帶環(huán)境溫度較高，此處物料溫度為1000℃~1300℃，氣體溫度為1400℃~1600℃，入窯后的物料雖進行充分加熱，但未能達到燒成狀態(tài)，受燒成帶影響，過渡帶處于熱工不穩(wěn)定狀態(tài)，窯皮時長時消，導(dǎo)致窯襯直接暴露在高溫環(huán)境下。

　　2、化學(xué)侵蝕

　　水泥熟料中熔體、煤灰中的硅酸鹽低熔物、K2O，SO2、KCl等揮發(fā)性組分直接對耐火磚表面侵蝕、滲入，在溫度梯度和侵蝕層濃度梯度的作用下，結(jié)構(gòu)層發(fā)生變化。隨著時間的推移和溫度場發(fā)生改變，變質(zhì)結(jié)構(gòu)層極易發(fā)生開裂、脫落。

　　3、噴煤管及燃料變化

　　過渡帶溫度場容易受噴煤管及燃料變化的影響而不斷的變化。

　　噴煤管火焰形狀受煤粉的粒度、灰分成分、揮發(fā)分含量及噴出速度等影響。噴煤管內(nèi)外風調(diào)整不當，送煤風機風壓過大、二次風溫過低等，使煤粉燃燒速度低于煤粉顆粒在窯內(nèi)的前進速度會導(dǎo)致煤粉后燃，導(dǎo)致熱工不穩(wěn)定。

　　耐火材料在反復(fù)的溫場變化時，容易出現(xiàn)熱疲勞現(xiàn)象，一般材料承受不了由于溫度場變化引起的急冷急熱，導(dǎo)致了過渡帶襯磚出現(xiàn)損壞。

　　4、機械力

　　由于回轉(zhuǎn)窯筒體在支撐點之間存在一定的傾斜度，隨著回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)，會出現(xiàn)與旋轉(zhuǎn)同步的周期性彎曲。

　　三組拖輪的回轉(zhuǎn)窯采用的是非靜定結(jié)構(gòu)，當各個拖輪組因溫度差異有不同的膨脹量時，將使窯筒體的同軸度出現(xiàn)偏差，產(chǎn)生較大的附加荷載。尤其在惡劣天氣或者突然停電時，會造成窯筒體因上下受熱不均出現(xiàn)較大的彎曲變形，使窯內(nèi)的耐火磚承受較大的擠壓應(yīng)力，超出耐材承受力時，耐材出現(xiàn)斷裂，甚至整體移位。

　　1、針對高溫影響的解決方法

　?、賰?yōu)化窯內(nèi)氣體流動：改變氣流分布或加裝導(dǎo)流板等措施，使過渡帶附近的高溫氣體得到更好的排放和分散。

　　② 控制入窯的物料：通過調(diào)整窯內(nèi)的進料量、進料速度和配比，使物料在進入過渡帶之前充分燒結(jié)。

　?、?加強窯襯的保護措施：選擇高耐火性能的窯襯材料，并進行適當?shù)暮穸仍O(shè)計，以增強其抵御高溫侵蝕的能力。

　　2、 受化學(xué)侵蝕影響的應(yīng)對策略

　?、?選擇耐蝕性能好的耐材：選擇具有較強化學(xué)穩(wěn)定性和抗侵蝕性能的耐火材料，以減少受到化學(xué)物質(zhì)侵蝕的程度。

　?、?控制窯內(nèi)氣氛：調(diào)整窯內(nèi)氧氣含量、氣氛成分以及燃燒溫度等，控制有害氣體的生成和濃度，減少對耐火磚的侵蝕作用。

　?、鄱ㄆ谇謇砀G內(nèi)積聚的熔渣和殘留物，以減少其對耐火材料的侵蝕。同時，進行定期的檢查和維護，及時修復(fù)受損的部分，延長耐火材料的使用壽命。

　?、?通過實時監(jiān)測溫度、氣氛和化學(xué)成分等參數(shù)，及時調(diào)整窯的操作條件，保持穩(wěn)定的燃燒和生產(chǎn)環(huán)境，減少化學(xué)侵蝕的風險。

　　3、 針對噴煤管及燃料變化的解決方法

　?、?使用優(yōu)質(zhì)燃煤，降低硫及其他有害成分含量，灰分小于27%，揮發(fā)分大于25%，發(fā)熱量大于21MJ/kg(大于5000 kcal/kg)/、全硫小于3%的優(yōu)質(zhì)的焦煤，氣煤、弱粘煤、不粘煤等

　?、?控制噴煤管內(nèi)外風調(diào)整，監(jiān)控好噴煤管火焰形狀和長度。

　　噴煤管伸入部分超越下料口1~1.5米較理想在這個范圍內(nèi)風、煤混合最理想，火焰完整，窯內(nèi)清晰易看，操作易控制，結(jié)的前圈位置也易燒。

　　4、 針對機械力影響的解決方法

　?、?使用高強度、抗熱膨脹性能好的材料，以減小溫度差異引起的膨脹量不同造成的問題。

　?、?調(diào)整輪帶間隙至合適寬度，在窯運轉(zhuǎn)過程中，定期檢查和維護拖輪組件，確保各組拖輪的同軸度和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

　　綜上減少過渡帶耐材損壞方法中，通過人工的干預(yù)就可解決的方法有優(yōu)化氣體流動、控制窯內(nèi)氣氛、定期清理熔渣、使用優(yōu)質(zhì)燃煤，控制入窯物料的的指標以及把控風、煤、料的匹配。對于那些生產(chǎn)中難以控制的現(xiàn)象，調(diào)整過渡帶窯體耐材是解決問題至關(guān)重要的一步。

　　考慮到水泥窯過渡帶熱工穩(wěn)定性差，化學(xué)侵蝕嚴重，易受燃料和噴煤管影響的特殊工況，目前比較常用的一種堿性耐材是鎂鋁尖晶石耐火磚。

　　鎂鋁尖晶石磚通過優(yōu)化耐材的組織結(jié)構(gòu)，將影響穩(wěn)定性的SiO2和Fe2O3降低到合理范圍，提高了抗侵蝕性能。此外，在高溫燒結(jié)過程中，磚內(nèi)能原位生成尖晶石，并利用反應(yīng)過程中產(chǎn)生的微裂紋提高其熱震穩(wěn)定性和抗壓性。通過調(diào)整原材料基質(zhì)與顆粒，根本上解決了普通鎂鋁磚原有荷軟溫度低的問題。

　　真金生產(chǎn)的鎂鋁尖晶石磚在華新6500T/D大窯中的安全使用周期達到456天。自此之后，華新14條以上的5000T/D大窯的過渡帶全部采用“真金牌”鎂鋁尖晶石磚，在運行周期上都超過12個月。這就使得過渡帶和燒成帶的窯襯能夠保持同步運行。