水泥窯預熱帶也稱為分解帶,大約在回轉窯的12?14D之后的區間。國外資料中也有將預熱帶細分為預熱帶和與過渡帶相接的帶,帶其長度大約為2D。
水泥窯
在回轉窯筒體尾部相當于筒體長度1/4?1/3的范圍內,其磚面溫度不大于1200℃的進料端(預熱、分解帶內),窯料對窯襯的直接磨損不重。但由于高溫窯氣與窯料間溫差太大而引起對窯襯的侵蝕,使窯氣和窯料中的堿性化合物易滲入并在磚內凝聚,其與磚內組分反應形成膨脹性礦物,使磚產生“堿裂”損壞,使該部位窯襯損壞的主要原因。
分解帶熱端長度為窯徑的2?3倍,此處窯氣溫高于尾部,所含硫、堿的等揮發性組分使回轉窯物料內形成一定量低溫熔體并參與磚內與磚反應,形成白榴石、鉀霞石等膨脹性礦物,大膨脹率可達45%,使磚產生炸裂,所以炸裂是此處窯襯損壞的主要原因。因此,該部位所用耐火材料除具有合適的耐火度、強度外,要有良的耐侵蝕性能。該帶采用輕質高強耐堿磚、硅莫磚、抗剝落高鋁磚和高鋁磚。
水泥窯耐火磚的選擇原則
作為目前市場上的水泥回轉窯,通過多年的技術創新,在水泥回轉窯鍛燒系統設備方面取得了突破性進展,在水泥窯耐火材料選型方面積累了豐富的經驗。
(1)水泥窯用耐火材料選用原則如下:
②根據生產方法和窯型選擇耐火材料;
按窯口規格選擇耐火材料;
按所使用的原料、燃料的性質選擇耐火材料;
按窯內熱負荷選擇耐火材料;
依窯內應力分布,熱力分布,選擇合適的耐火材料。
2)窯外分解窯系統所用耐火材料。
②回轉窯出料及冷卻帶。需求:兩個耐火襯料因高溫熟料、二次空氣和高溫火焰的共同作用,造成機械磨損和化學腐蝕嚴重。所以需要有良好的耐磨,抗渣,抗熱震性能。
選擇:冷卻帶一般采用高鋁I級磚(Al2O3含量65%?耐熱震高鋁磚、尖晶石磚、鉻鎂磚、磷酸鹽磚等;常用的卸料口有高鋁磚、耐火混凝土(剛玉為骨料)和碳化硅磚等。
2回轉窯燒制皮帶。需求:回轉窯燒結帶內的耐火材料主要受高溫沖擊和化學腐蝕(堿性腐蝕),因此要求使用具有足夠耐火度且高溫下容易掛窯皮的耐火材料,選用鎂磚、鉻鎂磚。
c回轉窯的轉爐帶(放熱反應帶)。需求:該處窯皮掛時發生脫窯,溫度變化頻繁,爐筒溫度較高,化學腐蝕較嚴重,因此要求能承受高溫沖擊,并具有較高的高溫抗折強度和較小的彈性模量,選用:剛玉(Al2O3含量50%)?高鋁磚中80%采用鋁礬土,鉻鎂磚直接結合使用,普通鉻鎂磚和尖晶石磚等。
四、預熱器和分解爐。需求:耐火材料的耐高溫、隔熱、保溫性選擇:以上等級溫度較低的旋風筒,可直接澆注澆注料(耐火混凝土)。以下級別的預熱器、分解爐和連接管路可以采用耐堿、耐磨的粘土磚,并具有絕緣復合層。頂部蓋板部分采用耐火磚掛頂,背襯礦渣棉,也可以用澆注料澆注。各彎管均采用澆注料澆注。結構較致密的半硅質粘土磚可用于窯尾上升煙道等處,以防止堿蝕。
⑤水泥熟料的冷卻器系統。該設備所使用的耐火襯料有耐火磚、輕質澆注磚、保溫磚、保溫板等,高溫部位和下料喉部以及高溫部位可采用普通鉻鎂磚、高純度高鋁磚。中等溫度和低溫度區域可選用粘土磚。
水泥窯用耐火技術的發展方向
現代水泥窯用耐火制品的主要發展方向如下。
(1)高度提純。
耐火材料的技術進步一般都始于原料的高純度。通過對耐火材料工藝常識的分析,指出提高純度,減少雜質是提高耐火材料質量的有效方法之一。例如鎂砂,鎂砂中的二氧化硅生成的低熔體容易侵蝕方鎂石的晶界,阻礙了晶粒間的結合,從而破壞了材料的高溫性能和抗腐蝕能力。通過從海水中提取氧化鎂,或尋找質礦物質,選礦、風選、水選、電熔等多種方法,提高了原料的純度,并通過調整硅鈣比例,使其耐火性得到進一步提高。鎂的純度提高,質鎂砂的出現,為改進耐火制品的性能,開發新型鎂耐火材料奠定了物質基礎。"三高"即采用高純原料、高壓成型、高溫燒制等耐火材料生產工藝,全面提升耐火材料的技術水平。高純度可降低影響耐火材料性能的有害成分;高壓可形成致密結構;高溫可產生堅固穩定的結合。經過這些技術,耐火材料的性能大大提高,使用壽命大大延長,耐火材料工藝進入現代化階段。
(2)合成反應。
在耐火材料高純化的同時,復合工藝也不斷取得突破。復合生產是指在單一耐火材料中加入其它耐火材料,以提高其耐火性能的方法。舉一個水泥窯高溫帶用耐火材料的例子:50年代以前,都是用單一的耐火原料生產,50年代以后,都是采用復合工藝生產。在過去的幾十年中,科技人員對有價值的耐火材料進行了深入研究,開發出了許多復相耐火材料。如直接與鎂鉻磚、鎂鋁尖晶石、鐵鋁尖晶石、鎂白云石鋯磚、高鋁防剝磚、硅莫磚等結合使用的水泥工業磚。
3)自動化。
微機控制技術在實現、快速控制,實現穩產、高產、質、低耗、運行,改善勞動條件,提高經濟效益等方面起到了重要作用。與國外在耐火材料方面的差距主要表現在國產材料批量穩定性較差。為了解決這個問題,需要大量的設備和自動化技術的應用。在發達,耐火材料企業早已廣泛采用自動控制技術。部分耐火材料企業也意識到了設備的重要性,逐步采用了一些設備。
四、綠色制造。
新世紀耐火材料生產技術的主要特點是綠色制造。3R原則代表了主要的綠色理念:Reduce減少消耗,Reuse減少重復使用,Recycle減少再生回收。為了實現可持續發展,人類須在人口膨脹、資源枯竭和環境破壞的壓力下,利用某些目前還不能得到利用的材料,并盡可能地重復使用目前已被廢棄的材料。
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