許多水泥回轉(zhuǎn)窯投入使用后,由于窯較高的工作溫度、較快的窯速、復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu),一級堿揮發(fā)組分的富集導(dǎo)致嚴(yán)重的堿蝕,造成耐火材料的侵蝕加劇,使用壽命縮短。水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料的損壞機(jī)理闡述如下:
(1)堿、硫、氯等揮發(fā)性組分侵蝕嚴(yán)重。由于預(yù)分解窯充分利用余熱預(yù)熱生料,硫酸鹽和氯化物等揮發(fā)凝聚,反復(fù)循環(huán)并富集,導(dǎo)致預(yù)熱器、分解爐、上升煙道、下料斜破所用的粘土磚和普通高鋁磚等耐火材料受到嚴(yán)重的侵蝕,形成膨脹性礦物使耐火材料開裂剝落,發(fā)生“堿裂”破壞,并且硫、氯等揮發(fā)組分在上述部位所使用的耐火材料的表面形成:2C2S·CaCO3、2C2S·CaSO4、2CaSO4·K2SO4 等結(jié)皮礦物,加劇結(jié)構(gòu)剝落損毀,嚴(yán)重干擾窯的正常運(yùn)行,甚至停窯檢修:
(2)窯溫的提高對耐火材料破壞加劇。大型預(yù)分解窯多采用篦式冷卻劑和多通道噴煤嘴,二次風(fēng)溫度可達(dá)1150℃,火焰溫度提高很多,出窯熟料溫度可達(dá)1400℃使得窯口、冷卻帶、燒成帶、過渡帶、分解帶,甚至窯門罩、冷卻機(jī)的溫度水平遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)窯的相應(yīng)部位。溫度的提高加劇了熟料對耐火材料的侵蝕,使用壽命急劇下降:
(3)窯速加大,大型窯的轉(zhuǎn)速達(dá)到了3r/min~4r/min,單位產(chǎn)量加大,機(jī)械應(yīng)力和熱疲勞破壞加大。一方面,增加了機(jī)械應(yīng)力,機(jī)械應(yīng)力主要是受熱情況下窯在轉(zhuǎn)動過程中的橢圓度引起的。襯層出現(xiàn)螺旋狀或過多的下垂是窯襯機(jī)械應(yīng)力破壞的典型特征,從而在襯層的冷端或熱端產(chǎn)生典型的交叉裂紋,隨窯的繼續(xù)轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生裂紋尖端應(yīng)力集中,破壞窯襯:另一方面,使窯襯所受的周期性溫差的頻率增加。窯旋轉(zhuǎn)時處于不同位置的物料溫度不同,這使窯的物料間的熱交換頻繁進(jìn)行,產(chǎn)生較大的熱震。這就要求耐火材料要有更高的整體穩(wěn)定性和熱震穩(wěn)定性。
(4)窯直徑的加大,保護(hù)性窯皮的穩(wěn)定性差。大型預(yù)分解窯的直徑很大,2000t/d的窯直徑為4m,4000t/d窯直徑為4.7m,又加之窯速加快,機(jī)械震動加劇,因而作為高溫帶窯襯的窯皮更易脫落,不易補(bǔ)掛,這就要求高溫帶耐火材料除了有耐高溫熟料親屬及熱震穩(wěn)定性外,還需要易粘窯皮的性能。
(5)窯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,導(dǎo)致窯襯的設(shè)計和施工復(fù)雜。這就要求耐火材料在生產(chǎn)、運(yùn)輸、保管、砌筑等環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理,并且對耐火制品的設(shè)計簡單化、規(guī)范化盡量減少特異型制品并且簡化施工,針對窯各個部位的不同要求,研制不同的新型耐火材料。
水泥窯的運(yùn)轉(zhuǎn)周期,主要取決于窯襯的使用壽命,特別是回轉(zhuǎn)窯的燒成帶、過渡帶用耐火材料的使用壽命,綜上所述為保證窯的長期安全運(yùn)轉(zhuǎn),減少計劃外停修的時間,提高窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率,必須對回轉(zhuǎn)窯用耐火材料進(jìn)行認(rèn)真的研究