第6章 水泥熟料的烧成7-8.ppt

1．热应力　 　 定义：热应力是指温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生的应力。又称变温应力。 窑工作时：①窑衬表面温度因窑的回转，裸露面和被物料覆盖面存在温差，内部产生温差热应力； ②窑衬内外面温差热应力。 停窑时：窑衬表面温度变化较大，窑衬内部产生热应力。 窑用耐火材料 预分解窑用耐火材料 窑产量、窑径和窑速对窑衬热应力的影响 ①窑产量 窑衬所承受的热负荷随产量增加而增加。 ② 窑径 窑衬所承受的压应力随窑径增大而下降，但窑径增大易造成筒体变形，增大了椭圆度，造成窑衬压应力增加。 ③ 窑速 窑衬所受的热震应力随窑速增加而增多，受窑料和熟料的磨蚀也随窑速增加而增大，窑衬所受向下推力增加，砖块之间在相对运动过程中产生的应力也增加。 窑用耐火材料 预分解窑用耐火材料 2．机械应力 定义：物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。 窑衬受到煅烧物料的摩擦及气流中尘粒的冲刷、剥蚀，窑的金属筒体，特别是烧成带筒体，由于温度较高，失去刚性，发生变形，从而在衬料内产生压应力、拉应力和剪切应力，致使衬砖间发生相对运动，出现应力高峰，造成衬料裂缝剥落和脱开掉下。 窑用耐火材料 预分解窑用耐火材料 3．窑料和窑气中一些化合物的化学侵蚀 窑用耐火材料 煅烧物料 燃烧气流 以熔融状态扩散或渗入衬料内部，引起耐火材料化学变化，降低其使用寿命。 气流中的碱、氯、硫等挥发物在窑内富集，形成硫化碱、氯化碱等熔体，渗入耐火材料内部，引起“碱裂”破坏。 预分解窑用耐火材料 四、回转窑常用耐火材料种类及性能 　　1．耐碱砖 　　作用：防止耐火材料“碱裂”。 防止“碱裂”机制：窑气中的碱在砖面上凝集后迅速与砖面发生化学反应，形成一层高黏度的釉面层，封闭了碱向砖体内继续侵蚀的孔道，从而防止“碱裂”。 性能（普通耐碱黏土砖）：SiO265%，Al2O330%，体积密度1.9g/cm3，显气孔率25%，常温耐压强度20MPa，热导率为1.163W/（m·K），线膨胀系数为6×10-6/℃，荷重软化点1320℃。 窑用耐火材料 预分解窑用耐火材料 　　2．高铝砖 定义：三氧化二铝(Al2O3)含量高于48%的硅酸铝质耐火材料制品。由矾土或其他氧化铝含量较高的原料经成型和煅烧而成。 矿物组成：刚玉(α- Al2O3 )、莫来石(3Al2O3 ·2SiO2)和玻璃相。 分类：在中国，按高铝砖中Al2O3含量分为三级：LZ-65 ─ Al2O3含量65%~70%； LZ-55 ─ Al2O3含量55%~65%； LZ-48 ─ Al2O3含量48%~55%。 性能：热稳定性高，耐火度1750℃以上，抗渣性较好。 窑用耐火材料 预分解窑用耐火材料 　　3．磷酸盐结合高铝质衬砖 包括两种产品：磷酸盐结合高铝质砖（简称磷酸盐砖）；磷酸盐结合高铝质耐磨砖（简称耐磨砖）。 磷酸盐砖是以浓度42.5%~50%的磷酸溶液作为结合剂，集料是采用经回转窑1600℃以上煅烧的矾土熟料。在砖的使用过程中，磷酸与砖面烧矾土细料和耐火黏土相反应，最终形成以方石英型正磷酸铝为主的结合剂。　 耐磨砖是以工业磷酸、工业氢氧化铝配成磷酸铝溶液作结合剂，其摩尔比为Al2O3 ：P2O5 =1:3.2。采用的集料与磷酸盐砖相同。使用过程中，形成以方石英型正磷酸铝为主的结合剂。 窑用耐火材料 预分解窑用耐火材料 　　4．镁砖 定义：镁砖是氧化镁含量在90%以上、氧化钙含量不大于3%，以方镁石为主要矿物的碱性耐火材料。 性能：热导率好，热膨胀率大，抵抗碱性熔渣性能好，抵抗酸性熔渣性能差，耐火度高于2000℃，热震稳定性差，运输储存过程需要防潮。 独立使用率不高，向镁橄榄石和镁铝砖方向发展使用。　 窑用耐火材料 预分解窑用耐火材料 　　5．白云石砖 白云石由煅烧过的白云石砂制成的耐火材料制品。通常含氧化钙40％以上，氧化镁35％以上,还含有少量的氧化硅、氧化铝、三氧化二铁等杂质。 镁钙系耐火材料具有良好的耐高温性、优异的挂窑皮性和抵抗水泥熟料化学侵蚀的能力。 但其易水化、抗热震性较差，特别是不耐CO2、SO3等酸性气体的侵蚀。使用中，窑内的CO2、SO3会沿气孔进入砖内，在砖的中低温部位形成CaCO3、CaSO4等矿物，使砖膨胀开裂。 白云石砖用于窑皮稳定的区域才能获得满意的寿命。 窑用耐火材料 预分解窑用耐火材料 　　6．镁锆砖　　 镁锆砖耐火度较高，在1660℃以上可被熟料侵蚀；同时氧化锆颗粒四周形成微裂纹，可吸收外力，具有较大的抗断裂强度；抗SO3、CO2、R2O、Cl-蒸气侵