提高磷酸鹽耐火材料工作壽命的技術途徑

1、耐火材料(黃石市二水泥廠)(武漢市東西湖水泥廠)摘要;探討了磚體損壞機理及蝕損速度過快的原因;推薦了適用于水泥窯襯的新品種耐火材料。AbstractThepapersumsupappliedconditionsofphosphatebondedrefractoryconcretekilnlininginshaftkiln.Probesintobrickbreakmechanism.Presentstechricalmeasureofimprovingquality.Recommendsnewrefractorymaterialsusedatcementkilnliniug.關鍵詞機械磨損化學侵

2、蝕熱應力損壞砌筑方法磚體質量Ketwordsmechanicalabrasivewearchemicalcorrosionthermalstressbreakmasonrymethodbrickqrality1磷酸鹽耐火材料使用簡況目前,我國多數立窯內襯采用磷酸鹽高級耐火材料。擴大口部位用磷酸鹽結合高鋁質磚(P),筒體部位則使用磷酸鋁結合高鋁質耐磨磚(PA),這兩種材料的主要區(qū)別是結合劑方面的不同及配方上略有差異,但所采用原料均系同種高鋁質礬土。磷酸鹽材料具有耐火度高(1770),良好的耐磨性及抗熱震穩(wěn)定性,是一種較理想、有發(fā)展前途的窯襯材料。中國建筑材料科學研究院從六十年代開始研究、七十年代

3、試制成功至今,已廣泛用于水泥窯爐二十余年,為水泥行業(yè)帶來了顯著的經濟效益,年用量現已超過七萬噸。從近幾年立窯上使用磷酸鹽耐火材料的情況來看:這種磚的工作壽命普遍偏低(按日歷時間計)。九年以前的磷酸鹽磚在立窯擴大口部位的工作壽命,一般為1218個月,而現在的、同品種磚只能用510個月。當采用FS復合礦化劑配料時,其工作壽命在58個月左右,無礦化劑配料可使用1012個月。這就是說,一般水泥廠每年需要更換兩次擴大口磚,不僅40增加了生產成本費用,同時也加大了工人換磚時的勞動強度,損失了一定的有效生產時間,降低了水泥熟料的產量。部分水泥廠立窯擴大口部位使用磷酸鹽磚的工作壽命廠名立窯規(guī)格()耐火磚工作壽

4、命(月)6858574612礦化劑黃石二水秀山水泥廠九七六六廠紅光水泥廠四棵水泥廠2.810 28 2.57.5 2.28.5 2.48.6用用用用不用2影響磷酸鹽耐火材料工作壽命的因素據生產過程中的觀察與調研,磷酸鹽耐火材料在水泥窯上的損壞機理大致可以分為三種類型:即熱應力損壞、化學侵蝕及機械磨損。立窯不同于回轉窯,屬于靜止的立式熱工煅燒設備,從其工作特點分析:預熱與燒成帶位于擴大口部位,該部位的耐火材料要不斷地承受物料的沖擊、摩擦以及物料間化學反應導致的侵蝕,CHINABUILDINGMATERIALEQUIPMENT1997No2并且頻繁地接觸冷濕料球與急冷急熱溫度變化等,引起磚體的急速

5、收縮與膨脹,并產生很大的內應力導致磚體變形損壞。除此之外,還與下述因素有關:2.1磚的化學成分、顆粒級配。尤以骨料中Al2O3達不到設計要求,(Al2O3含量偏低),同時,由于原料中或多或少含有數種雜質成份,其耐火度和抵抗熟料侵蝕能力會相應降低。2.2CaF2、R2O、CaO及和熱化學融蝕共同作用,加速了材料的損壞,使立窯的有效內徑(Di)變大,磚體表面粗糙,窯內邊壁通風不良,斷面風速降低,形成惡性循環(huán),這就是磚體損壞后期立窯煅燒操作不順暢、易粘邊、。Al2O3含(即物),成型壓力(許多廠采用400,磚體的機械強度偏低,體積密度小),焙燒溫度及時間、貯存、運輸方式等有關。需要指出的是:磷酸鹽材

6、料由于其特殊的物理及化學性質,在貯存和運輸過程中不能受潮或淋雨。否則,會顯著地降低材料的結構強度而破壞其化學性能,縮短其工作壽命。從磷酸鹽材料的使用時間分析:除上述因素外,磚的生產時間與其壽命密切相關。當采用同種配方和制成工藝時,夏季生產的磚工作壽命稍長而冬季生產的磚壽命稍短(一般為23個月)。究其原因:主要是成型前的困料反應溫度和時間。夏季氣溫高,化學反應時間短而充分,困料質量好。而冬季都難以有此便利條件。所以,冬季制磚時,必須加強困料過程中的保溫隔熱措施,確保困料質量。3提高磷酸鹽耐火材料工作壽命的技術措施3.1生產廠家必須嚴格按照JC350283標,環(huán)加快。摻入并參與化學反應,(1450

7、),使材料的抗侵蝕能力下降,促使侵蝕速率加快。2.3成型壓力偏小,磚體不夠致密,常溫耐壓強度低。2.4由于配料及煅燒操作、用風等方面的原因,熟料中低熔過渡礦相增加,配煤量高時引起室溫過高,熟料液相量相對增多,形成粘邊及磚體表層剝落、掉皮。2.5處理煉窯及粘邊時,人為地損壞磚體。2.6現行的磷酸鹽磚生產廠家提供的設計磚型普遍偏小,砌筑灰縫過多,而磚體蝕損又往往從最薄弱部位磚縫間開始并加快。此外,有些磷酸鹽耐火材料的生產廠家,沒有嚴格執(zhí)行JC350283水泥窯用磷酸鹽結合高鋁質窯襯磚標準中要求采用回轉窯1600以上煅燒的鋁礬土熟料。為降低生產成本,使用立窯或其它窯型煅燒的低質量鋁礬土,材料的理化性

8、能本身欠佳,產品質量難以達到標準要求,實際應用中工作壽命偏低。再者,生產廠家將制造筒體磚的材料用于擴大口磚的制作,材料相互混用,產品質量偏低。當立窯采用復合礦化劑時,顯著地降低了熟料的液相生成溫度及粘度,延長了燒成帶、擴寬了燒成范圍,熟料與磚體界面接觸部位呈化學侵蝕狀態(tài),并伴有鈣長石礦物(CaS2)形成,高溫下侵蝕速率增大,磚體界面結構在熟料侵蝕和熱負荷沖擊下變?yōu)槭杷?同時又因機械磨損中國建材裝備1997No2準進行原材料的挑選,所用磷酸濃度應大于85%;最好采用石家莊出產的工業(yè)磷酸。鋁礬土中Al2O3含量宜達85%以上。因為材料中Al2O3含量越高,高溫下形成莫來石(A3S2)礦相越穩(wěn)定,提

9、高了材料的綜合性能。3.2確保配料過程中的準確計量,磷酸必須按量加足,困料時間和溫度要充分保證(困料時間不得低于16小時,溫度不低于30),防止因化學反應不完全而降低材料的理化性能。在顆粒級配時,可加入高活性SiO2超微粉或引入ZrO2,以改善材料的熱震穩(wěn)定性及提高制品的強度和抗侵蝕能力。3.3增大成型壓力。為使磚體獲得高強度,除適當增加細粉含量外,宜采用600噸以上41壓力機成型,并增加錘擊次數,提高其體積密度(磚體內部致密程度)和機械強度。3.4根據用戶的窯型尺寸設計磚型。并適鹽磚的1 2。熱震穩(wěn)定性強。在1420水冷重復試驗4次,磚體未見裂紋。性能優(yōu)異。體積密度2.74g 常溫耐cm、壓

10、強度MPa。=+0.5%當增大磚體尺寸,以減少環(huán)向砌筑灰縫。單塊磚重低于13kg時,機制成型是比較方便的。3.5磷酸鹽耐火材料屬不燒磚,它是在500左右焙干,溫度過高或過低均會影響材料的工作壽命(),運過程中不得見水。3.6,增強磚體抵抗損壞的能力。砌筑時的灰縫應調至1.5mm,上下磚之間不應出現臺階。3.7輔以適當的工藝措施。使用廠家可以)、延長錐高(h)的采取縮小立窯擴大口角度(辦法降低熟料的向心擠壓力,促使卸料順暢,減少粘邊、架拱等不良現象,避免煉窯事故,人為地保護磚體不受過多的機械損壞。3.8嚴格控制生產工藝過程中生料的配煤量及復合礦化劑的摻入比例,不論采用高鋁還是高鐵方案,KH、N、

11、P三個率值必須相適應,熟料中熔劑礦物C3A+C4AF總量應小于25%。4推薦使用的新品種窯襯磚、不煉邊、水泥窯產量高?？乖阅芎?。抵抗熟料侵蝕能力強。A-S高耐磨磚經武漢市東西湖水泥廠在 348m回轉窯上使用,取得了良好的增產節(jié)能效果。該廠回轉窯燒成帶原采用河南密縣生產的普通磷酸鹽磚,其工作壽命僅為25天,換磚次數頻繁。當使用A-S高耐磨磚后,燒成帶三次試驗結果分別為97天、112天、83天,工作壽命提高近四倍。該廠立窯擴大口部位使用A-S高耐磨磚,工作壽命達13.5個月。該品種磚用于武漢市水泥廠和武昌縣-水泥廠等廠家的機立窯擴大口部位,其工作壽命均在一年以上。由于A-S高耐磨磚中引入了少量高強添加物,較好地解決了材料的抗渣性能,使得其工作壽命得以成倍提高(立窯水泥窯襯的抗渣性能直接反映出耐火材料的抗侵蝕能力)。又因其采用1000噸壓力機成型,提高磚體的致密程度和機械強度,對調節(jié)材料的抗剝落性能起到了舉足輕重的作用。值得在水泥窯上積極推廣使用。參考文獻1陸純煊等,水泥窯用磷酸鹽結合鋁磚,水泥1979年第3期2郎衍庚等,磷酸鹽結合鋁質耐磨磚的研制,水泥1979年第3期鑒于上述情況,湖北省耐火材料廠開發(fā)研制、生產出國內首創(chuàng),具有優(yōu)良性能、適用于回轉窯和立窯的A-S高耐磨磚新品種,它是普通磷酸