大型水泥预分解窑窑口、喷煤管浇注料的研制与应用.doc

大型水泥预分解窑窑口、喷煤管浇注料的研制与应用 ? 摘要：通过对大型水泥预分解窑窑口、喷煤管部位耐火材料的工作条件的分析，剖析了该部位耐火浇注料的损毁机理，研制了尖晶石质耐碱浇注料，使用寿命达到8个月以上，比现在使用的浇注料寿命提高一倍。 关键词：大型水泥预分解窑、窑口、喷煤管、尖晶石浇注料 前言： 大型水泥预分解窑（以下称该窑），是近几年来水泥工业大力发展的主流设备，该设备不仅工艺先进、节能、节材，而且劳动生产率很高。目前，日产10000t的生产线已有多条建成投产。先进的工艺设备在带来高效益的同时，对耐火材料也提出了新要求。特别在窑口、喷煤管部位，耐火材料的工作环境更恶劣。现用材料（包括某些进口材料）一般寿命只有3~4个月，影响了该窑效益的发挥，成了急需解决的关键。 1、研制过程 1.1使用条件及损毁机理分析。 该窑采用了多项先进工艺和强化煅烧工艺，如余热利用，原材料和二次风预热，提高了窑体转速、加大喷煤量、提高产量等，这些措施既提高了该窑的热利用率和生产效率，也使窑内耐火材料工作条件更为恶化。主要有：碱、氯、硫等有害物质被富集，浓度提高、化学侵蚀严重；窑内火焰温度相对较高、波动较大、热应力增加；在窑口和喷煤管部位每天成千上万吨熟料和大量燃料通过，造成机械磨损和粉尘气流冲刷；窑体转速加快、喷煤量加大，均造成振动和机械应力破坏。从现场使用情况和退出使用的耐火材料损毁情况观察分析，也主要表现为碱裂、热应力剥落、机械应力损毁和磨损（1）。 1.2原材料选择。 通过观察分析，窑口、喷煤管浇注料（以下称浇注料）首先必须有良好的化学稳定性，特别是耐碱侵蚀性；其次是强度高、抗热震性要好。通过筛选，我们初步选定电熔尖晶石为主要原料。为了提高结合强度，我们增加了超细粉，为了进一步提高浇注料密度和可施工性，我们使用了高效分散剂，减少了加水量。 主要原料的化学成份如表一： 原?? 料 Al2O3 MgO SiO2 CaO Fe2O3 R2O 尖晶石颗粒 73.04 23.11 0.49 2.74 0.22 - 尖晶石细粉 73.52 23.06 0.51 2.62 0.28 - uf-α -Al2O3 99.27 - 0.21 - 0.02 0.31 纯铝酸钙水泥 75.31 - - 23.03 - - 1.3试样制备和性能测试。 耐碱性试验采用静态坩埚法，试后切开，直接观察测量侵蚀情况和尺寸。 抗热震测试采用1100℃→水冷，十次后测试样的残余抗折强度及强度保持率。 强度测试采用40×40×160标准试块，测冷态抗折、耐压强度。 流动度采用圆台形模具￠100×￠70×50，模子置于振动台上，放上浇注料后脱除模具，振动20秒（振动流动），测试料饼直径作为流动值指标（单位mm）。 配方设计时颗粒级配依据Andreassen公式，CFPT/100=（L/Lm）q。q=0.25、0.27、0.29、0.31分别试验，通过紧密堆积试验，确定最佳颗粒级配，按骨料（W）：粉料（W）=65；35配料。临界颗粒，窑口浇注料在12~15mm之间，喷煤管在5~8 mm之间选择（根据浇注料实际厚度调整）。在作某项对比实验时，只改变需要比较的部分，其他条件相对固定，进行对比实验。 2、试验结果与分析 2.1耐碱性试验： 取尖晶石、电熔镁砂、白刚玉三种原料采用相同的粒度组成和工艺，分别制成规格相同的坩埚，经养护，110℃×24h烘干，装入碱性侵蚀剂于1550℃×3h处理（碱性侵蚀配方：水泥熟料：硫酸钾：煤粉=35：60：5），随炉冷却后取出，从中间切开，侵蚀情况见图一，观察和测量结果见表二： 图一 ???????? ? 表二 ? 坩埚侵蚀深度 坩埚渗透深度 坩埚外部裂纹情况描述 电熔尖晶石 3~6 2~5 有细小的网状裂纹，宽度在0.5mm以下 电熔白刚玉 8~12 6~10 严重裂开，宽度在2mm左右 电熔镁砂 7~10 5~9 有较多有网状裂纹，宽度在1mm左右 试验结果表明：尖晶石料明显优于白刚玉和电熔镁砂。进一步的分析可知，白刚玉在高温强碱作用下，Al2O3和R2O会发生反应生成R2O.11 Al2O3，产生较大体积膨胀，造成所谓“碱裂”。而电熔镁砂主要是易水化和抗热震能力很差，易形成气孔和裂纹，造成坩埚密度较低，另外电熔镁砂不易与碱性物质反应形成高粘度的熔融物，阻止碱性物质侵蚀。所以碱性熔融物质容易渗透。尖晶石材料具有憎碱性，碱性熔融物对其浸润性很弱，故不易发生碱侵蚀和渗透。 2.2增韧剂对浇注料性能的影响 为了提高浇注料的抗热震性能，我们利用微裂纹增韧机制。即在浇注料中加入了ZrO2细粉（＜0.074mm），加入量分别为a-2，a，a+2。其他条件不变，制成试样，经热处理后，测冷态残余抗折强度，结果如表三： 加入量 0 a-2 a a+2