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耐火材料行業知識

水泥窯燒嘴耐火澆注料

水泥廠的窯燒嘴, 其所用耐火材料是暴露在高溫下的, 所以考慮耐熱性, 材質大多使用高鋁質、純氧化鋁質耐火材料。但是, 根據操作條件, 高耐熱性的純氧化鋁質耐火材料也有熔損的情況。本文中提及的水泥廠也存在上述問題, 但這次重新選用了無鉻的堿性不定形耐火材料, 經過實際使用驗證取得良好效果, 現報道如下。
  從2015年開始, AGC公司為了保護環境, 全部叫停了含鉻耐火材料。因此, 研究使用無鉻的堿性不定形氧化鎂質澆注料來替代正在使用中的氧化鎂鉻質澆注料, 經過實際使用驗證, 取得良好的耐用性。
  材質選擇試驗
  1試驗方法
  水泥窯燒嘴的損傷原因主要有: (1) 從冷卻器吹上來的熟料粉塵和氣氛氣體成分的浸潤和侵蝕; (2) 二次空氣波動等引起的熱震。因此, 試驗所采用的材質, 對應 (1) 進行了坩堝侵蝕試驗, 對應 (2) 進行了抗熱震性試驗。
  1.1 坩堝侵蝕試驗
  使用的坩堝外形是75mm×75mm×80mm, 孔形Φ40mm、高30mm, 于110℃干燥24h后, 為防止熟化及爆裂, 于400℃燒成3h。從實際工業窯爐采集熟料, 粉碎成<1.0mm, 作為侵蝕劑, 使用30g。熟料粉投放到坩堝里, 蓋上與坩堝同樣材質的蓋。放置在電爐中, 以300℃·h-1的加熱速度, 從常溫加熱到1500℃, 保持3h后, 在爐內自然冷卻16h。切割坩堝, 測定和比較了侵蝕深度和浸潤深度。
  1.2 抗熱震性試驗
  使用尺寸為Φ80mm、高80mm的圓柱形試樣, 于110℃干燥24h后, 為防止熟化及爆裂, 于400℃燒成3h。將試樣整體插入1300℃的電爐中, 保持15min后, 從電爐中取出, 自然空冷45min。此為一個周期, 觀察了三個周期后的試樣外觀及橫截面。
  實驗結果及分析
  2.1 坩堝侵蝕試驗
  試驗后的試樣, 僅X及Y被侵蝕劑侵蝕, 所有材質均未發現浸潤。
  2.2 抗熱震性試驗
  從試驗后的試樣判斷, 抗熱震性的順序為Y=Z>常規D=X, 氧化鎂質的Y、Z優于現有的常規D。
  2.3 小結
  對水泥窯燒嘴所用耐火材料損傷原因做了設想, 為此選用相應材質, 進行了坩堝侵蝕試驗和抗熱震性試驗。根據試驗結果, 選擇的材質為氧化鎂質澆注料Z, 供實際工業試驗, 期待耐用性能夠高于現有的鎂鉻質澆注料常規型D。
  在工業窯的應用
  3.1 施工情況
  在該工廠, 為了更加容易更換窯燒嘴前端的耐火材料, 施工采用的是圓筒形預澆注塊施工, 以嵌入燒嘴前端的形式進行設置。
  3.2 耐用情況
  現有的鎂鉻質澆注料常規型D和這次用于工業窯試驗的氧化鎂質澆注料Z, 進行了比較, 圖1示出了耐用性的比較結果。
  結  論
  水泥廠窯燒嘴, 使用普通的高鋁質、純氧化鋁質耐火材料, 耐用性差, 針對這種情況, 一直以來是采用堿性不定形耐火材料-鎂鉻質澆注料, 以期待改善耐用性。但是, 為了適應無鉻化的要求, 作為替代材質, 這次新選擇了氧化鎂質澆注料, 經過實際應用, 進一步獲得了良好的耐用效果。通過對常規材料和替代材料的特性以及損傷狀況的比較來看, 氣氛氣體的低熔點化和溫度對損傷影響大。替代材質通過減少容易低熔點化的Al2O3、SiO2, 用高MgO組成提高了耐用性。


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