水泥窯用堿性耐火材料應(yīng)用
來源：考試大發(fā)布時(shí)間：2011-11-30
當(dāng)前，水泥行業(yè)主要的耐火材料是堿性耐火材料、不定形耐火材料和隔熱耐火材料。本文僅就堿性耐火材料的要求及使用情況加以闡述。
1.新型干法水泥窯用耐火材料
大型SP窯和PC窯的窯筒內(nèi)，直接結(jié)合鎂鉻磚用于燒成帶，尖晶石磚或易掛窯皮且熱震穩(wěn)定性能較好的鎂鉻磚用于過渡帶，高鋁磚用于分解帶，隔熱型耐堿黏土磚或普通型黏土磚用于窯筒后部，耐火澆注料或適用的耐火磚用于前后窯口；在預(yù)熱系統(tǒng)內(nèi)，普通型耐堿黏土磚及耐堿澆注料用于拱頂，高強(qiáng)型耐堿黏土磚用于3次風(fēng)管，并配用大量的耐火澆注料、系列隔熱磚和系列硅酸鈣板。在窯門罩和冷卻機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，除選用上述材料外，還配用碳化硅磚和碳化硅復(fù)合磚，系列隔熱磚、系列耐火澆注料、系列硅酸鈣板和耐火纖維材料等七大類30余種耐火材料。在日產(chǎn)2000噸水泥窯上，耐火磚建設(shè)用量達(dá)1600噸以上，正常生產(chǎn)時(shí)年消耗用量達(dá)400噸以上。
2.預(yù)分解窯對(duì)耐火材料的要求
統(tǒng)水泥回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速慢，預(yù)分解窯的轉(zhuǎn)速是傳統(tǒng)水泥窯的3～4倍，高溫高轉(zhuǎn)速和大直徑，使預(yù)分傳解窯窯體、窯襯所承受的熱應(yīng)力要比傳統(tǒng)水泥窯大很多。經(jīng)預(yù)熱器、增濕塔、電收塵的多次搜集，預(yù)分解窯中的K2O、SO2、KCl等組分揮發(fā)后難于溢出窯系統(tǒng)以外。當(dāng)堿、硫、氯的平衡建立后，上述揮發(fā)性組分在窯內(nèi)有很高的濃度，顯著影響水泥生產(chǎn)和耐火材料的壽命。預(yù)分解窯能夠帶來可觀的效益，但使窯的復(fù)雜程度顯著增大。窯的每一部分出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致生產(chǎn)終止。因此，要求水泥預(yù)分解窯用耐火材料應(yīng)具有優(yōu)異的質(zhì)量和高度的穩(wěn)定性。
3.水泥行業(yè)對(duì)堿性耐火材料的新要求
目前，建材行業(yè)年需鎂鉻磚約6萬(wàn)噸以上，產(chǎn)生約含0.3%Cr6+的殘磚2.4萬(wàn)噸。2010年旋窯水泥的產(chǎn)量將達(dá)到8億噸，建材行業(yè)年消耗的鎂鉻磚為50萬(wàn)噸。
鎂鉻磚在使用中會(huì)生成劇毒、致癌的六價(jià)鉻。Cr6+可引起皮膚損害、上呼吸道炎癥、黏膜潰瘍、皮膚癌和肺癌。我國(guó)鉻資源匱乏，建材行業(yè)排放的Cr6+嚴(yán)重污染了環(huán)境。堿性耐火材料具有耐高溫煅燒和耐化學(xué)侵蝕能力較強(qiáng)的優(yōu)良特性，是實(shí)現(xiàn)水泥窯生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵性窯襯材料。但它又具有易受潮變質(zhì)、熱膨脹率大、導(dǎo)熱系數(shù)高和熱震穩(wěn)定性能較差的缺點(diǎn)。目前適用于水泥窯的進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)堿性耐火材料主要包括直接結(jié)合鎂鉻磚、半直接結(jié)合鎂鉻磚、普通鎂鉻磚、白云石磚、含鋯和不含鋯的各類特種鎂磚、尖晶石磚和化學(xué)結(jié)合不燒鎂鉻磚等。
普通鎂鉻磚含Cr2O3常達(dá)到8%～10%，直接結(jié)合鎂鉻磚更達(dá)到10%～16%，摻加鉻礦石的作用是顯著改善磚的熱震穩(wěn)定性能。但它們?cè)谒喔G（特別是新型干法水泥窯）內(nèi)使用易遭堿侵蝕，生成含六價(jià)鉻的K2CrO2等礦物向環(huán)境釋放，用后殘磚中含3CA·CaCr03等含六價(jià)鉻的水溶性礦物也污染下游水源，都造成人畜的鉻公害。為提高堿性磚的耐侵蝕性能，并減輕甚至消除對(duì)環(huán)境造成的鉻公害，國(guó)外開發(fā)并利用低價(jià)鎂鉻磚、無鉻特種鎂磚和新型白云石磚等堿性耐火材料已獲成功。我國(guó)鉻礦石資源貧乏，又僻處西陲新疆、西藏，進(jìn)口含鉻合金鋼價(jià)格昂貴，在水泥窯上以低鉻、無鉻堿性磚來代替高鉻的普通鎂鉻磚和直接結(jié)合鎂鉻磚的要求更為迫切。
水泥回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)期使用鎂鉻磚作為高溫帶窯襯。使用中，磚中的部分鉻會(huì)從Cr3+轉(zhuǎn)變?yōu)閯《竞椭掳┑腃r6+.我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：IV級(jí)環(huán)境水的Cr6+含量應(yīng)
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