提高磷酸盐耐火材料工作寿命的技术途径

1、耐火材料(黄石市二水泥厂)(武汉市东西湖水泥厂)摘要;探讨了砖体损坏机理及蚀损速度过快的原因;推荐了适用于水泥窑衬的新品种耐火材料。AbstractThepapersumsupappliedconditionsofphosphatebondedrefractoryconcretekilnlininginshaft关键词机械磨损化学侵蚀热应力损坏砌筑方法砖体质量Ketwordsmechanicalabrasivewearchemicalcorrosionthermalstressbreakmasonrymethodbrickqrality1磷酸盐耐火材料使用简况目前,我国多数立窑内衬采用磷酸盐高

2、级耐火材料。扩大口部位用磷酸盐结合高铝质砖(P),筒体部位则使用磷酸铝结合高铝质耐磨砖(PA),这两种材料的主要区别是结合剂方面的不同及配方上略有差异,但所采用原料均系同种高铝质矾土。磷酸盐材料具有耐火度高(1770),良好的耐磨性及抗热震稳定性,是一种较理想、有发展前途的窑衬材料。中国建筑材料科学研究院从六十年代开始研究、七十年代试制成功至今,已广泛用于水泥窑炉二十余年,为水泥行业带来了显著的经济效益,年用量现已超过七万吨。从近几年立窑上使用磷酸盐耐火材料的情况来看:这种砖的工作寿命普遍偏低(按日历时间计)。九年以前的磷酸盐砖在立窑扩大口部位的工作寿命,一般为1218个月,而现在的、同品种砖

3、只能用510个月。当采用FS复合矿化剂配料时,其工作寿命在58个月左右,无矿化剂配料可使用1012个月。这就是说,一般水泥厂每年需要更换两次扩大口砖,不仅40增加了生产成本费用,同时也加大了工人换砖时的劳动强度,损失了一定的有效生产时间,降低了水泥熟料的产量。部分水泥厂立窑扩大口部位使用磷酸盐砖的工作寿命厂名立窑规格()耐火砖工作寿命(月)6858574612矿化剂黄石二水秀山水泥厂九七六六厂红光水泥厂四棵水泥厂2.8×10 2×8 2.5×7.5 2.2×8.5 2.4×8.6用用用用不用2影响磷酸盐耐火材料工作寿命的因素据生产过程中的观察与

4、调研,磷酸盐耐火材料在水泥窑上的损坏机理大致可以分为三种类型:即热应力损坏、化学侵蚀及机械磨损。立窑不同于回转窑,属于静止的立式热工煅烧设备,从其工作特点分析:预热与烧成带位于扩大口部位,该部位的耐火材料要不断地承受物料的冲击、摩擦以及物料间化学反应导致的侵蚀,CHINABUILDINGMATERIALEQUIPMENT1997No2并且频繁地接触冷湿料球与急冷急热温度变化等,引起砖体的急速收缩与膨胀,并产生很大的内应力导致砖体变形损坏。除此之外,还与下述因素有关:2.1砖的化学成分、颗粒级配。尤以骨料中Al2O3达不到设计要求,(Al2O3含量偏低),同时,由于原料中或多或少含有数种杂质成份

5、,其耐火度和抵抗熟料侵蚀能力会相应降低。2.2CaF2、R2O、CaO及和热化学融蚀共同作用,加速了材料的损坏,使立窑的有效内径(Di)变大,砖体表面粗糙,窑内边壁通风不良,断面风速降低,形成恶性循环,这就是砖体损坏后期立窑煅烧操作不顺畅、易粘边、。Al2O3含(即物),成型压力(许多厂采用400,砖体的机械强度偏低,体积密度小),焙烧温度及时间、贮存、运输方式等有关。需要指出的是:磷酸盐材料由于其特殊的物理及化学性质,在贮存和运输过程中不能受潮或淋雨。否则,会显著地降低材料的结构强度而破坏其化学性能,缩短其工作寿命。从磷酸盐材料的使用时间分析:除上述因素外,砖的生产时间与其寿命密切相关。当采

6、用同种配方和制成工艺时,夏季生产的砖工作寿命稍长而冬季生产的砖寿命稍短(一般为23个月)。究其原因:主要是成型前的困料反应温度和时间。夏季气温高,化学反应时间短而充分,困料质量好。而冬季都难以有此便利条件。所以,冬季制砖时,必须加强困料过程中的保温隔热措施,确保困料质量。3提高磷酸盐耐火材料工作寿命的技术措施3.1生产厂家必须严格按照JC350283标,环加快。掺入并参与化学反应,(1450),使材料的抗侵蚀能力下降,促使侵蚀速率加快。2.3成型压力偏小,砖体不够致密,常温耐压强度低。2.4由于配料及煅烧操作、用风等方面的原因,熟料中低熔过渡矿相增加,配煤量高时引起室温过高,熟料液相量相对增多

7、,形成粘边及砖体表层剥落、掉皮。2.5处理炼窑及粘边时,人为地损坏砖体。2.6现行的磷酸盐砖生产厂家提供的设计砖型普遍偏小,砌筑灰缝过多,而砖体蚀损又往往从最薄弱部位砖缝间开始并加快。此外,有些磷酸盐耐火材料的生产厂家,没有严格执行JC350283水泥窑用磷酸盐结合高铝质窑衬砖标准中要求采用回转窑1600以上煅烧的铝矾土熟料。为降低生产成本,使用立窑或其它窑型煅烧的低质量铝矾土,材料的理化性能本身欠佳,产品质量难以达到标准要求,实际应用中工作寿命偏低。再者,生产厂家将制造筒体砖的材料用于扩大口砖的制作,材料相互混用,产品质量偏低。当立窑采用复合矿化剂时,显著地降低了熟料的液相生成温度及粘度,延

8、长了烧成带、扩宽了烧成范围,熟料与砖体界面接触部位呈化学侵蚀状态,并伴有钙长石矿物(CaS2)形成,高温下侵蚀速率增大,砖体界面结构在熟料侵蚀和热负荷冲击下变为疏松,同时又因机械磨损中国建材装备1997No2准进行原材料的挑选,所用磷酸浓度应大于85%;最好采用石家庄出产的工业磷酸。铝矾土中Al2O3含量宜达85%以上。因为材料中Al2O3含量越高,高温下形成莫来石(A3S2)矿相越稳定,提高了材料的综合性能。3.2确保配料过程中的准确计量,磷酸必须按量加足,困料时间和温度要充分保证(困料时间不得低于16小时,温度不低于30),防止因化学反应不完全而降低材料的理化性能。在颗粒级配时,可加入高活

9、性SiO2超微粉或引入ZrO2,以改善材料的热震稳定性及提高制品的强度和抗侵蚀能力。3.3增大成型压力。为使砖体获得高强度,除适当增加细粉含量外,宜采用600吨以上41压力机成型,并增加锤击次数,提高其体积密度(砖体内部致密程度)和机械强度。3.4根据用户的窑型尺寸设计砖型。并适盐砖的1 2。热震稳定性强。在1420水冷重复试验4次,砖体未见裂纹。性能优异。体积密度2.74g 常温耐cm、压强度>MPa。=+0.5%当增大砖体尺寸,以减少环向砌筑灰缝。单块砖重低于13kg时,机制成型是比较方便的。3.5磷酸盐耐火材料属不烧砖,它是在500左右焙干,温度过高或过低均会影响材料的工作寿命()

10、,运过程中不得见水。3.6,增强砖体抵抗损坏的能力。砌筑时的灰缝应调至1.5mm,上下砖之间不应出现台阶。3.7辅以适当的工艺措施。使用厂家可以)、延长锥高(h)的采取缩小立窑扩大口角度(办法降低熟料的向心挤压力,促使卸料顺畅,减少粘边、架拱等不良现象,避免炼窑事故,人为地保护砖体不受过多的机械损坏。3.8严格控制生产工艺过程中生料的配煤量及复合矿化剂的掺入比例,不论采用高铝还是高铁方案,KH、N、P三个率值必须相适应,熟料中熔剂矿物C3A+C4AF总量应小于25%。4推荐使用的新品种窑衬砖、不炼边、水泥窑产量高。抗渣性能好。抵抗熟料侵蚀能力强。A-S高耐磨砖经武汉市东西湖水泥厂在 3

11、5;48m回转窑上使用,取得了良好的增产节能效果。该厂回转窑烧成带原采用河南密县生产的普通磷酸盐砖,其工作寿命仅为25天,换砖次数频繁。当使用A-S高耐磨砖后,烧成带三次试验结果分别为97天、112天、83天,工作寿命提高近四倍。该厂立窑扩大口部位使用A-S高耐磨砖,工作寿命达13.5个月。该品种砖用于武汉市水泥厂和武昌县-水泥厂等厂家的机立窑扩大口部位,其工作寿命均在一年以上。由于A-S高耐磨砖中引入了少量高强添加物,较好地解决了材料的抗渣性能,使得其工作寿命得以成倍提高(立窑水泥窑衬的抗渣性能直接反映出耐火材料的抗侵蚀能力)。又因其采用1000吨压力机成型,提高砖体的致密程度和机械强度,对调节材料的抗剥落性能起到了举足轻重的作用。值得在水泥窑上积极推广使用。参考文献1陆纯煊等,水泥窑用磷酸盐结合铝砖,水泥1979年第3期2郎衍庚等,磷酸盐结合铝质耐磨砖的研制,水泥1979年第3期鉴于上述情况,湖北省耐火材料厂开发研制、生产出国内首创,具有优良性能、适用于回转窑和立窑的A-S高耐磨砖新品种,它是普通磷酸盐砖的变