水泥行業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯也提出了相應(yīng)的要求,回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯材料的選擇也變得尤為關(guān)鍵。內(nèi)襯耐火材料的選擇配套是否合理,耐火制品的質(zhì)量,窯襯的設(shè)計(jì)及其正確施工以及窯襯的合理使用是影響回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行的最直接因素,下面分別闡述水泥窯各部位用耐火材料的要求:
(1)燒成帶和過渡帶窯襯材料
燒成帶和過渡帶高溫部位的窯襯,經(jīng)受熱學(xué)、力學(xué)和化學(xué)的綜合破壞效應(yīng)全窯系統(tǒng)耐火材料總消耗量的60~70%發(fā)生在燒成帶和過渡帶部位,這一部位、窯襯材料必須滿足以下要求:
①在環(huán)境溫度和使用溫度下均有足夠的力學(xué)強(qiáng)度:窯的金屬殼體并不是完全剛性的,加上窯的橢圓度過大的影響,窯在轉(zhuǎn)動(dòng)中窯體特別是輪帶部位發(fā)生或大或小的變形,在窯襯內(nèi)導(dǎo)致壓、拉和剪應(yīng)力,加上耐火材料相互間持續(xù)出現(xiàn)的相對(duì)位移和局部應(yīng)力,導(dǎo)致材料的開裂、剝落甚至脫落:窯襯在加熱、冷卻過程中產(chǎn)生溫差應(yīng)力,也能導(dǎo)致材料的開裂和剝落:還有化學(xué)侵蝕形成某些新礦物,產(chǎn)生體積變化,在材料內(nèi)產(chǎn)生新的機(jī)械應(yīng)力:以上種種情況要求耐火材料在常溫和高溫下有足夠的強(qiáng)度,才能正常使用。
②有足夠的抗化學(xué)侵蝕能力:高溫下熟料液相、熔融燃料灰渣的滲入以及隨窯氣滲入的硫酸和氯化堿等對(duì)各種耐火材料都有很強(qiáng)的化學(xué)侵蝕能力。在氧化—還原氣氛頻繁交替的窯上,還原氣氛下形成鉀鐵硫化物,隨窯氣滲入并凝聚在磚內(nèi),停窯時(shí)轉(zhuǎn)化為氧化氣氛,硫化物轉(zhuǎn)化成體積增大的硫酸鹽如此反復(fù)循環(huán),破壞了磚的結(jié)構(gòu),引起磚開裂。
③易于掛好并維護(hù)好窯皮:大型窯內(nèi)火焰溫度達(dá)1700℃以上,如無窯皮保護(hù),耐火磚極易因磚內(nèi)溫差應(yīng)力太大而炸裂剝落。窯皮的導(dǎo)熱系數(shù)為1.163W/MK,而堿性磚的導(dǎo)熱系數(shù)為2.67~2.79W/MK,如能經(jīng)常維持有150mm左右的窯皮,堿性磚的熱面溫度可維持在600~700℃,熱面層的熱膨脹率只有0.6~0.7%,而無窯皮保護(hù)時(shí)耐火磚的熱膨脹率可達(dá)1.5%,造成窯襯內(nèi)溫差應(yīng)力可達(dá)60~70MPa,超過磚的強(qiáng)度,導(dǎo)致磚的開裂和剝落。要掛好和維護(hù)好窯皮,就必須在窯料成份,耐火材料成份和性能,以及窯的設(shè)備條件和煅燒制度配合上下功夫。
④有良好的熱震穩(wěn)定性:耐火材料的熱震穩(wěn)定性隨其導(dǎo)熱系數(shù)(λ)和力學(xué)強(qiáng)度(σ)的增加而增加,隨熱膨脹系數(shù)(α)、彈性模量(Σ)、比熱(C)和體積密度(ρ)的增加而降低。耐火材料的熱膨脹系數(shù)和彈性模量是基本質(zhì)所決定的,因此必須設(shè)法適當(dāng)提高耐火材料的強(qiáng)度來提高材料的熱震穩(wěn)定性
(2)預(yù)熱帶和分解帶窯襯材料
水泥的預(yù)熱帶和分解帶等處來自原燃料的堿一RCL和R2SO4的形式揮發(fā),并在800℃~1200℃的窯段內(nèi)凝聚和富集,窯系統(tǒng)中循環(huán)的堿量比原燃料中的堿量高很多。堿在耐火材料表面富集并滲透其內(nèi)部,普通粘土制與堿反應(yīng)形成鉀霞石和白榴石,使材料內(nèi)產(chǎn)生膨脹導(dǎo)致材料的開裂剝落。含AL2O3 25%~25%個(gè)SiO2 65%~70%左右的耐堿材料或耐堿隔熱材料在一定的使用溫度下與堿反應(yīng),在表面形成一層高粘度的釉面層,封閉了堿向材料內(nèi)滲透的通道,防止了“堿裂”,又增大了材料表面對(duì)窯料研磨的抵抗力。但這種耐火材料的使用溫度不得超過1200℃,所以只能用在表面溫度為1150℃~1200℃以下部位,在1200℃~1350℃的磚面溫度下只能使用高鋁質(zhì)耐火制品。
(3)冷卻帶和窯口用窯襯材料
冷卻帶和窯口處窯氣溫度在1100℃~1400℃之間波動(dòng),有沒有穩(wěn)定窯皮,熟料的研磨和氣流的沖刷都很嚴(yán)重,熱震穩(wěn)定性優(yōu)良的堿性磚適用于冷卻帶內(nèi):耐磨耐熱震的高鋁磚或鋼纖維增強(qiáng)的澆注料和低水泥型高鋁質(zhì)澆注料適用于窯口:但在窯口溫度較大的大型窯上則宜采用普通或鋼纖維增強(qiáng)的剛玉質(zhì)澆注料。