五種行業迴轉窯用耐火材料

五種行業迴轉窯用耐火材料

迴轉窯,俗稱旋窯,為鋼製圓筒,內襯是耐火材料。以旋轉的方式進行生產,在建材、冶金、化工、環保等行業,對物料進行煅燒。水泥工業應用迴轉窯的數量最多,全國有幾千座,其次在黑色及有色冶金使用迴轉窯的數量也不少,鐵、鋁、銅、鋅、錫、鎳、鎢、鉻等金屬用迴轉窯對礦石及中間物進行煅燒,以及煅燒作為鍊鋼熔劑的活性石灰和各種用途的白雲石(可做轉爐鍊鋼造渣劑、金屬鎂原料、耐火原料等)、煅燒鎂砂、鋁鎂尖晶石、鋁礬土、硬質黏土等耐火原料。還能煅燒稀土、陶粒、焚燒廢棄物等。煅燒物料不同,迴轉窯的燒成溫度也不同,有的最高溫度達2000℃,有的還不到1000℃。

可是它們的工作原理相同,物料從窯尾進入,窯頭出料,按窯內溫度不同,分為窯尾,預熱帶,燒成帶(也稱煅燒帶),冷卻帶,窯頭(有的行業細分還有前過渡帶,後過渡帶)等段帶。各段帶選用的耐火材料不同,但耐火材料的損毀機理基本相同,即窯襯的耐火材料隨殼體一起轉動,受到窯體轉動產生的應力,以及受到高溫物料的滾動衝擊、摩擦、侵蝕等作用。由於物料種類不同,內襯的耐火材料也不同。

為了提高內襯的使用壽命,除了選擇合適的耐火材料,還要提高築窯技術,以及對窯襯的維護,修補技術等。在諸多行業迴轉窯中,本文選擇有代表性的水泥窯、白雲石與石灰窯、球團窯、氧化鋅窯、廢棄物焚燒窯等做重點介紹。

各行業的迴轉窯雖然煅燒的物料不同,但工作原理相同,因此內襯的耐火材料也有相同和不同之處,例如內襯都分帶選用不同品質的耐火材料,窯頭,窯尾都用高鋁質低水泥加鋼纖維澆注料等。不同行業選用不同耐火材料分述如下。

水泥窯

五種行業迴轉窯用耐火材料

20世紀80年代初,水泥迴轉窯用耐火材料技術基本定型。大體來說,大型SP和PC迴轉窯的轉筒內,燒成帶用直接結合鎂鉻磚,分解帶用高鋁磚,筒後部用耐鹼磚或普通黏土磚。20世紀末21世紀初出現矽莫磚,窯筒內除了燒成帶、前後窯口外,其餘部位採用不同牌號的矽莫磚。當今水泥行業,新型幹法窯是技術發展主流,燒成溫度在1450℃左右,窯內燃燒氣體溫度可達1700℃以上,甚至接近2000℃。

為了滿足第二代新型幹法水泥技術要求,選用的耐火材料要具有節能降耗,綠色環保,長壽高效,安全穩定等多種功能。因此,燒成帶用鎂鐵鋁尖晶石磚代替鎂鉻磚(因易產生毒害人體的六價鉻),過渡帶用鎂鋁尖晶石磚,並試用三層(工作層,保溫層,隔熱層)結構的新型複合磚,其工作層為高強,耐磨,抗侵蝕的莫來石,隔熱層為含鋯氧化鋁纖維板,保溫層具有高強度,低導熱並作為骨架連線工作層與隔熱層,在窯37~47m處比矽莫磚的窯殼表皮溫度降低60℃,以及採用高效能膠泥,預製件等,使水泥大型迴轉窯從一年一大修,向三年兩大修發展。

石灰、白雲石窯

石灰與白雲石二者化學成分和化學性質相近,煅燒溫度大體相同,有些企業在同一窯燒石灰與燒白雲石輪換使用。其內襯用耐火材料大致有三種類型,一種是煅燒帶用鎂鋁尖晶石磚,過渡帶為高鋁磚,預熱帶為黏土磚,隔熱層為耐火纖維或輕質磚,這種形式的窯表面溫度300~350℃,內襯壽命1~2年;第二種煅燒帶是尖晶石質輕、重質複合磚,殼體表面溫度250℃以下,內襯壽命2~3年;第三種是採用預製塊與澆注料組成內襯,殼體表面溫度也是250℃以下,

五種行業迴轉窯用耐火材料

壽命也是2~3年。

寶鋼在煅燒帶的16。1~19。55m用紅柱石磚代替尖晶石複合磚,窯殼表面溫度降低,窯體重量減輕,掛窯皮效能也好,使用2年後清除窯皮,紅柱石磚儲存完好,複合尖晶石磚剝落嚴重。因為紅柱石比尖晶石真密度小,若將煅燒帶全部用紅柱石磚,窯體重量可減少35t,殼體溫度可降低100℃。入料口及窯頭、窯尾部位受塊狀物料的衝擊和磨損,易發生破損和剝落,是使用壽命最短的部位。武鋼使用耐磨耐鹼澆注料,無修補使用36個月以上。該澆注料採用均化礬土熟料骨料,碳化矽1~0mm和細粉,SiO2,Al2O3微粉,超低水泥結合。

煅燒帶用磷酸鹽結合不燒複合磚,重質部分採用均化礬土熟料為主要骨料,加入4%紅柱石為膨脹劑,並提高抗熱震性,保溫層以氧化鋁空心球與膨脹珍珠岩2∶1配料,一體成型。

採用複合磚及均質磚搭配隔熱磚的二種磚形的內襯結構,使用壽命3年以上,窯殼過熱問題也得到解決。

鞍鋼在煅燒帶於1992年由鎂鉻磚改為鎂鋁尖晶石磚,後來又改為複合磷酸鹽磚,雙層結構改為複合結構,由幹法砌築改為溼法砌築,由依次排列砌築改為錯位砌築,後來又改為預製塊與澆注料複合砌築,預製塊和澆注料自身內嵌有金屬錨韌體,直接固結在鋼殼上,預製塊與澆注料內嵌有一層隔熱材料,窯外殼由320℃降低到222℃,進一步改進在筒體內增加一層NJS奈米級微孔隔熱氈,使殼體由220℃降到176℃。

球團窯(鏈篦機-迴轉窯)

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近年來得到快速發展,球團的總生產能力每年達6000萬t以上,迴轉窯的窯頭溫度1150~1180℃,窯尾1050~1080℃。環冷機受料區溫度達1100~1300℃。選擇耐火材料必須根據不同部位的使用條件,鏈篦機主要有耐磨高鋁澆注料,輕質莫來石澆