第十六届全国不定形耐火材料学术会议在浙江长兴成功举办
您的当前位置:首页 > 资讯行情 > 行业动态 > 正文

第二代新型干法水泥工艺的耐火材料配置技术

2016年08月24日 09:49 耐火材料网 zr/文

中国耐火材料网

    为满足第二代新型干法水泥技术的要求,耐火材料应具有节能降耗、绿色环保、长寿高效、安全稳定等多种功能。与第二代新型干法水泥工艺相适应的耐火材料配置技术也取得了长足的发展,新开发的低导热复合砖、无铬碱性系列耐火材料(镁铁砖、镁铝砖)、预制件、高性能浇注料和火泥陆续得到推广应用。

扩大低导热复合砖配置量,减少窑的散热损失

     低导热多层复合莫来石砖是目前国内使用效果较好、推广较快的一种新型复合砖,其主要特点在于采用工作层、保温层、隔热层等三层结构设计,其中工作层具有高强度、低导热、高温耐磨、高荷重软化温度、抗侵蚀、抗热震的特性,提供稳定长寿的使用效果;保温层具有高强度、低导热特性,在降低热导率的同时作为骨架连接工作层与隔热层以及与筒体直接接触;隔热层则采用超低热导率的含锆氧化铝耐火纤维板,进一步降低制品的热导率,达到降低窑筒体表面温度的作用。2013年7月某水泥企业在5000tPD回转窑使用低导热多层复合莫来石砖,砌筑位置为37~47m处,共计10m。实际使用结果表明,该处筒体砌筑硅莫砖时平均温度为320℃,砌筑低导热多层复合莫来石砖时平均温度降低到260℃,降低了60℃。按照该回转窑的砌筑量计算,每米低导热多层复合莫来石砖每年可节约标煤40t,减少碳排放100t。

配置无铬碱性系列耐火材料

    为了实现在水泥工业中淘汰镁铬砖这个目标,国内一些有实力的耐火材料生产企业陆续推出了以镁铁尖晶石砖为代表的系列无铬碱性耐火材料。镁铁尖晶石砖的关键技术是在高温热处理过程中,通过镁铁尖晶石和铁铝尖晶石的固相反应生成复相的镁铁铝尖晶石相,增强了各固相间的结合强度,同时Fe2+和Mg2+在铁铝尖晶石分解过程中相互扩散,材料结构柔韧性得到了增强。该镁铁尖晶石砖具有优良的高温性能、挂窑皮性能和抗热震性能,其技术指标已达到国内外先进水平。该产品在国内某大型水泥集团应用后,使用寿命从8个月延长到12个月以上,最长使用时间达到了22个月。该水泥集团已经淘汰了镁铬砖,全面实现了水泥窑耐火材料的无铬化。

    水泥窑上下过渡带处无稳定窑皮的保护,温度负荷大,一直是水泥窑运行过程中的主要关注点。国内某企业开发的镁铝尖晶石砖具有优异的抗热震性能和抗侵蚀性能,很好地适应水泥窑过渡带温度波动大、侵蚀苛刻的使用环境。其技术原理是通过原位合成反应生成镁铝尖晶石,原位合成尖晶石过程中伴随的体积效应实现了材料的微裂纹增韧,同时基质中新生成的尖晶石相化学性质稳定,提高了材料的抗侵蚀性能;引入第二相氧化锆,通过马氏体相变增韧,增强了材料的结构韧性,提高抗热震性能。该产品已经在国内多家水泥企业进行了应用,普遍认为该镁铝尖晶石砖性能稳定,适用性强,使用效果优良。

配置高性能不定形耐火材料,提高窑口等关键部位使用寿命

(1)预制件

    不定形耐火制品由于具有性能优良、施工方便、节省能源等优点,在水泥工业得到了广泛应用,占比达到了50%左右。然而,不定形耐火材料对现场施工质量要求较高,容易出现现场加水量过多,造成浇注料性能下降较快以及烘烤过程中出现爆裂等问题。近些年来,不定形耐火材料的定形化得到了快速发展,预制件制品在生产企业经过严格的成型、烘烤等工艺环节控制,具有更加优异的整体稳定性,避免了现场野蛮施工带来的危害。目前,在水泥企业中应用较多的预制件制品主要使用在篦冷机矮墙等部位。某些水泥企业也已经在前窑口、喷煤管、窑尾烟室等部位试用了预制件产品,并且取得了相当好的使用效果。国内水泥企业对预制件的总体评价较高,预制件制品与传统现场施工浇注料相比,显著缩短了施工时间、提高了维修效率、延长了耐火材料的使用周期,值得大力推广。

(2)高性能浇注料

     水泥窑前窑口、喷煤管前端、三次风管弯头等部位一直是水泥窑运行过程中的薄弱环节。前窑口由于受周期性热应力和机械应力的破坏、熟料的冲刷及碱蒸气的侵蚀等作用,传统窑口材料使用3~6个月便出现掉角、剥落的现象;三次风管弯头部位受到高速含砂碱性气体的强烈磨损、侵蚀,使用寿命普遍低于1年。

    国内耐火材料企业针对这些部位进行了大量的技术研究,开发了多种类型的浇注料产品。根据从水泥企业得到的反馈信息,目前在窑口、喷煤管部位使用效果较好的浇注料产品是含有一定量非氧化物组分的刚玉莫来石质浇注料和红柱石质浇注料。在三次风管弯头处取得较好使用寿命的是含有一定量非氧化物组分的高强耐磨浇注料。

(3)高性能胶泥

     水泥窑用耐火砖大部分部位仍然需要使用耐火泥进行砌筑,然而耐材接缝处所使用的火泥,仍是损毁的薄弱环节,不同程度的脱落、渗透、侵蚀和抽签往往都是从泥口开始,继而延伸、扩展,导致炉衬加速损毁,影响其使用寿命。

     国内某企业研制的耐火泥具有良好的使用寿命,其主要技术在于结合体系的创新。厂家介绍其耐火泥采用无机-有机复合结合剂,在使用过程中,结合强度不随温度产生显著衰变,强度保持稳定。在低温时具有高的粘结力和附着力,中温时采用微粉技术(<5μm),使烧结温度变宽,部分基质料生成液相,使其结构致密,提高中温强度;高温烧结时产生陶瓷结合而获得较高的强度。(摘自《耐火材料》2016,3,作者袁林等。)

 

 

相关阅读