在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，水泥回轉(zhuǎn)窯某些部位和分解爐某區(qū)域往往發(fā)生結(jié)圈和結(jié)皮問(wèn)題。它直接 影響了水泥回轉(zhuǎn)窯的正常生產(chǎn)，降低了熟料質(zhì)量，提高了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和熱耗。為解決和緩解結(jié)皮或結(jié)圈問(wèn)題，開(kāi)展了即含鋯高鋁磚對(duì)抗結(jié)皮或結(jié)圈的作用機(jī)理研究以及有關(guān)試驗(yàn)，以求得到符合我國(guó)國(guó)情的辦法。
基本思想是通過(guò)提高高鋁磚的韌性強(qiáng)度，液相粘度，從而有效地防止水泥熟料生成過(guò)程中對(duì)高鋁磚的化學(xué)侵蝕而引起的結(jié)皮或結(jié)圈問(wèn)題。采用粗顆粒、中顆粒、細(xì)顆粒加細(xì)粉= 1：1，“粒徑差小，多級(jí)級(jí)配”工藝。細(xì)粉盡量細(xì)，粗顆粒粒徑上限不大于5mm。將配料均勻混合，加適量添加劑，混碾、機(jī)壓成型，干燥處理，最后置入窯中燒成燒結(jié)產(chǎn)品。
將燒結(jié)后的含鋯高鋁磚砌入水泥窯中試運(yùn)行6個(gè)月后，觀察發(fā)現(xiàn)反應(yīng)層變化較大，在該層發(fā)現(xiàn)了新的礦物相高熔點(diǎn)化合物CA6同時(shí)發(fā)現(xiàn)β-AL2O3，α-AL2O3及少量霞石。除了霞石對(duì)含鋯高鋁磚產(chǎn)生有害影響外，前二者對(duì)水泥熟料進(jìn)一步侵蝕磚面，與磚產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)固粘結(jié)磚面均有阻礙作用。
β—AL2O3在原料礦物相或含鋯高鋁磚的礦物相是不存在的，顯然它是由水泥生產(chǎn)過(guò)程中堿鹽的化學(xué)侵蝕反應(yīng)轉(zhuǎn)化而來(lái)的。它會(huì)對(duì)提高，高鋁磚抗侵蝕能力產(chǎn)生有利影響。在過(guò)渡層中，K2O或Na2O與AI2O3—SiO2系統(tǒng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生霞石，但量很少，且結(jié)晶不成集合體。從過(guò)渡層整體表觀觀察，該層質(zhì)地較致密，未發(fā)生有“堿裂”的嚴(yán)重現(xiàn)象。這是由于大量的堿鹽被含ZrO，組分的液相所吸收，即使礦物相與堿鹽反應(yīng)，ZrO或ZrSiO4 也能吸收。普通高鋁磚或磷酸鹽磚沒(méi)有這兩方面的障礙與阻滯作用，顯然會(huì)加速熟料液相和堿鹽直接與礦 物相作用。這些磚的液相粘度小、無(wú)ZrO2或ZrSiO4的高抗堿侵蝕能力，必將容易引起和加 速化學(xué)反應(yīng)，易起結(jié)皮或結(jié)圈。可以認(rèn)為結(jié)皮和結(jié)圈的產(chǎn)生， 除了水泥生產(chǎn)本身工藝條件外，在相等條件下， 即熟料液相或有害成分與耐火材料首先發(fā)生反應(yīng)，然后滲透、擴(kuò)散、繼而固結(jié)于耐火材料表面，在耐火材料沒(méi)有較強(qiáng)的抗侵蝕性、沒(méi)有“圍柵釉層”的情況下， 固結(jié)物勢(shì)必會(huì)加快變厚，形成結(jié)皮和結(jié)圈。
水泥生產(chǎn)工藝條件如原燃料、 生料配方對(duì)結(jié)圈結(jié)皮的影響也是非常直接的。從試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)中可以看出原料、燃料中的低熔點(diǎn)熔劑含量，如Fe2O3、 K2O、AL2O3等呈下降趨勢(shì)，對(duì)結(jié)皮或結(jié)圈的減少和緩解起到了積極作用。當(dāng)在生產(chǎn)中試用普通高鋁磚進(jìn)行對(duì)比時(shí)，幾乎與含鋯高鋁磚相媲美，由此試驗(yàn)可以看出在溫度較低的部位產(chǎn)生結(jié)皮和結(jié)圈的主要原因是工藝參數(shù)的問(wèn)題。可以通過(guò)原燃料的質(zhì)量和配比加以調(diào)節(jié)和控制，緩解 或消除結(jié)皮和結(jié)圈。
結(jié) 論
(1)含鋯高鋁磚對(duì)減輕或緩解水泥窯的結(jié)圈或結(jié)皮有積極作用。效果比較明顯。
(2)緩解與減輕結(jié)圈的機(jī)理過(guò)程是ZrO，從原磚層擴(kuò)散至過(guò)渡層、表面層有效地形成“釉面圍 柵 ”阻礙熟料一磚面反應(yīng)、固結(jié)、加厚，磚的損壞呈正常損耗剝層脫落。
(3) 試驗(yàn)證實(shí)，緩減結(jié)圈和結(jié)皮的主攻技術(shù)方面應(yīng)是調(diào)節(jié)和控制原料、生料配比，力求降低堿含量與熔劑含量。