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1、水泥窯用耐火材料第一節(jié)概論一、傳統(tǒng)水泥窯用耐火材料一個多世紀以前，人們開始用立窯煅燒水泥熟料。窯的規(guī)格很小，煅燒溫度也低，僅使用含Al2O330～40％單一的一種粘土磚。初期的回轉(zhuǎn)窯上沿用這一經(jīng)驗。但回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣流與窯襯間溫差大，熟料熔體對窯襯的侵蝕較嚴重，因而粘土磚壽命比立窯內(nèi)低得多。隨著立窯和回轉(zhuǎn)窯規(guī)格的增大，以及熟料質(zhì)量的提高，30年代起開始配用高鋁磚。1938年2月，意大利首先試用了鎂鉻磚。1953年開始采用白云石磚。迄50年代，普通鎂鉻磚或白云石磚用于燒成帶；磷酸鹽結合高鋁磚或普通高鋁磚用于過渡帶、分解帶熱端和冷卻帶；其余工藝帶用粘土磚，這樣的格局終于奠定，并

2、大體上沿用至今。回轉(zhuǎn)窯上的經(jīng)驗也開始用于立窯，以背襯隔熱材料的堿性磚或高鋁磚用于高溫帶內(nèi)。表1一l水泥窯內(nèi)各部位和各工藝帶內(nèi)窯襯所受主要負荷窯機組的部位和工藝帶物料的變化溫度范圍（℃）窯襯的主要負荷各段長度窯襯壽命（年）濕法窯干法短窯預熱裝置篦式預熱器烘干、預熱和部分分解（干擾性的結皮）≤800℃粉塵研磨，堿的硫酸鹽和氯化物的侵蝕旋風預熱器窯筒進料端烘干或有機物燃燒≤800℃研磨14～25D（窯長的1/4以上）0.5D0.4～1烘干或預熱帶研磨（特別有鏈幕時）6D2～12分解帶分解（部分干擾性的浮窯皮）800～1200研磨，粉料侵蝕2D0.6～3過渡帶形成鋁酸鈣、鐵酸

3、鈣和硅酸二鈣，堿的揮發(fā)1200～1400很高的熱負荷和機械負荷，研磨，熔體侵蝕和反應，溫度變化，堿侵蝕（窯皮的保護作用）7～12D或更長4～6D燒成帶燒結，拌生15～25%熔體，堿的揮發(fā)（部分干擾性的熟料圈）1300～1650（火焰≤1800）4.5～6D（窯長的15%）4D0.5～4冷卻帶熟料固化和冷卻≤1400研磨1～2D0.5D1～2擋料圈沖擊，研磨0.4～1窯口溫度變化，窯塵研磨和沖擊≤6冷卻機篦式冷卻機熟料輸送和冷卻≤1300研磨，溫度變化，堿侵蝕多筒冷卻機風溫200～700熟料煅燒技術越發(fā)展，窯型越多樣化，窯的規(guī)格和能力越大，所用原、燃料的成分和性能越特殊

4、，窯襯所受考驗就越苛刻和多樣化。不同類型窯的不同工藝帶內(nèi)窯襯所受主要負荷的情況見表1一l。40在大型的新型干法窯問世之前，立波窯在傳統(tǒng)窯中單位容積產(chǎn)量最高(1.7～2.2t/m3·d)，窯襯所受考驗最苛刻。從窯襯角度來看，立波窯窯筒與篦式預熱器間的關系與新型干法窯上又有一定的相似性，立波窯窯襯技術的成熟，既標志著傳統(tǒng)窯窯襯技術的成熟，又為解決新型干法窯的窯襯問題打下初步的基礎。立波窯窯筒尾部是指相當于窯筒長度l/4～l/3的部位，在磚面溫度≤1200℃的進料端和預熱、分解帶內(nèi)，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

5、堿化合物易滲入并在磚內(nèi)凝聚，其與磚內(nèi)組分反應形成膨脹性礦物，使磚“堿裂”損壞，是該部位窯襯損壞的主要原因。因此，此處最宜使用隔熱型耐堿粘土磚或普通型耐堿粘土磚，方可獲得較長壽命。分解帶熱端長度為窯徑的2～3倍，此處窯氣溫度高于尾部，所含硫、堿等揮發(fā)性組分使窯料內(nèi)形成一定量低溫熔體并滲入磚內(nèi)與磚反應，形成白榴石、鉀霞石等膨脹性礦物，最大膨脹率可達45％，所以炸裂是此處50A或70A*高鋁磚或磷酸鹽結合高鋁磚損壞的主要原因。（*50A或70A指含Al2O350％或70％）過渡帶、燒成帶、冷卻帶等組成的高溫部位為窯徑的6～10倍。高溫環(huán)境使磚內(nèi)溫度梯度太陡，熟料熔體以及窯料

6、、窯氣中的揮發(fā)性組分均對磚形成嚴重的化學侵蝕，高溫下窯體變形又最嚴重，導致對窯襯的熱學、機械和化學的綜合破壞效應。全窯系統(tǒng)耐火材料消耗量的60～70％發(fā)生在燒成帶和過渡帶的堿性磚部位。篦式冷卻機把700℃以上的二次風送入窯內(nèi)，使火焰溫度提高，特別是使位置緊靠窯頭，窯的卸料端只有兩圈磚的長度，多筒冷卻機窯上二次風溫200～700℃不等，燃料與二次風的混合也欠激烈，卸料端長度可達窯徑的l～2倍。這個部位窯皮不穩(wěn)定，既有熟料、窯皮和窯塵的沖刷和磨蝕，又有熟料熔體和堿鹽的化學侵蝕。溫度較低時可用普通高鋁磚或磷酸鹽結合高鋁磚；溫度較高時可用碳化硅磚或尖晶石磚，也可相應地使用礬土

7、質(zhì)或剛玉質(zhì)的耐火澆注料。70年代初，原聯(lián)邦德國水泥窯上耐火材料的單位消耗量(kg/t熟料)遠比國內(nèi)目前為低(表1—2)。各種耐火材料所占份額見表1—3。表1—270年代初原聯(lián)邦德國水泥窯上耐火材料的單位消耗量窯型窯筒直徑（米）2.8～3.23.6～4.04.0～5.05.55.5～6.0立窯0.1～0.3立波窯0.7～1.20.3～0.5濕法窯0.8～1.20.5預熱器窯0.25～0.350.35～0.50.70.8～1.0表1—370年代初原聯(lián)邦德國水泥窯用耐火材料品種大致所占份額（%）40堿性磚70*高鋁磚10粘土磚8輕質(zhì)磚7耐火澆注料4碳化硅磚