耐火材料品种繁杂,而大型回转窑由于工艺条件的改变,使得从现有的材料中选取有一些困难。窑口、过渡带、窑尾抗结皮、及冷却机前端等部位的耐火材料,不能与回转窑其他部位耐火材料的寿命相配套,损失较大。从而对传统耐火材料的需求将大大减少,对优质耐火材料的需求将成倍增加。
(一)前窑口。前窑口窑衬是大型回转窑中最薄弱窑衬之一。在大型干法窑生产中,窑口衬料的使用周期严重制约了全窑的使用寿命。前窑口专用耐火浇注料,该种浇注料在喷煤管使用浇注料的基础上,通过调整颗粒级配,可以使得浇注料的密度提高,施工后浇注料的强度也大幅度提高,既耐磨,热震稳定性又好,抗化学侵蚀又强,使用寿命超过八个月。事实上,国回转窑由于诸多的原因,停窑频繁,造成窑口耐火材料遭受更多的热震。有关统计表明,80%以上的停窑是由于局部耐火材料的蚀损造成的。
(二)烧成带与过渡带。烧成带处于高温化学气氛中,炉料温度1400℃―1500℃,伴随有熔融液体产生,耐火材料通常被原料包覆,再加上窑体的转动,所以窑皮经常剥落。呈熔融状态的水泥原料与砖之间发生反应以及熔融液体渗透到砖内,造成熔损及结构剥落。使用效果最好的是高温烧成镁铬砖、直接结合镁铬砖。
目前,国内水泥厂大部分还是采用直接结合镁铬砖或普通镁铬砖,但总的趋势是采用镁铝尖晶石。此砖的优点为:热震稳定性好,使用过程中与熟料反应能在砖的表面形成一层薄的铝酸钙保护层,使液相不易渗透,抗剥落性能优于直接结合镁铬砖。这一方面是环保的要求,另一方面也是生产的要求。
过渡带的情况也大致如此。尖晶石砖由于具有低的含铁量、极佳的耐磨性及极低的碱渗透率,使用周期比直接结合镁铬砖延长一倍,可达一年左右,并且完全能和烧成带的直接结合镁铬砖相配套,从而使得其在大型回转窑过渡带耐火材料中一直占据主导地位。镁铝尖晶石将逐步取代镁铬砖。
(三)窑尾。传统的回转窑窑尾温度一般小于1000℃,有的甚至700℃左右,窑尾一般不会结皮,而大型窑窑尾温度高达1100℃左右。对于生料含碱高或者煤中硫含量高的窑,碱及硫、氯等组分反复的挥发、凝聚,使得组分与之生成2C2SCaCO3、2C2SCaSO4、2CaSO4K2SO4等结皮的特征矿物,粘附窑料形成结皮,影响操作。近年来,有的厂家采用钢纤维增强高铝质浇注料或高铝质浇注料起到了一定的效果。
(四)冷却机头。冷却机头处的耐火材料也是经常容易损坏的。在冷却机头,物料与二次空气温差较大,内衬反复交替接触两种不同温度的物质,使温度变化频繁,易产生疲劳爆裂。对耐火材料总的要求是要有较好的热震稳定性和较高的韧性。由于存在自由膨胀端,砌体在高温状态下的整体稳固性要求也较为严格。因此,在选用耐火材料时,应考虑其理化指标气孔率适中(节能和热震),常温耐压强度较高(耐磨)、热震稳定性良好及重烧线收缩不大的耐火材料。其砌筑工艺的选择,应从强化砌体的稳固性考虑,合理选用中、高温强度的耐火泥浆,保证其具有较高的粘接强度,不因局部掉砖而影响整体的使用寿命。
(五)砌筑及烘窑。窑体使用寿命的长短还与正确的砌筑方法及合理的烘烤制度有关。耐火砖的湿法砌筑有利于保持泥缝均匀,缝泥饱满,整体性良好,可以防止砌体局部应力集中,砌体爆裂损坏。
尤其是窑口材料、过渡带材料、冷却机前端及窑尾抗结皮材料是大型回转窑耐火材料的薄弱环节。但我们一方面可以在现有耐火材料的基础上,合理匹配,使窑整体寿命得到提高,另一方面积极开发新型耐火材料,使它们更能适合水泥窑日益大型化的要求。
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