水泥窑用碱性耐火砖的分类
发布日期： 2018-04-06 08:14:04 阅读量（613） 作者：一、镁铬砖
镁铬砖是一种传统耐火材料。镁质耐火材料中,Cr2O3能够促进直接结合和形成镁铬尖晶石,对提高耐火材料的高温性能、抗热震性、抗侵蚀性和挂窑皮性具有重要作用。但是,在高温、氧化性气氛和碱性环境下,Cr3+会转变为剧毒、致癌的Cr6+,对生态环境造成极大危害。
为了减少镁铬砖中Cr6+产生的公害,首先是使用低Cr2O3含量的镁铬砖,其次是减少镁铬砖的使用。表1示出了低铬镁铬砖与再结合镁铬砖的性能对比。低铬镁铬砖用高铁镁砂和铬铁矿制作。高温下,高铁镁砂中Fe2O3溶于方镁石;冷却过程中,MgO·Fe2O3从方镁石晶体中析出,形成散布于方镁石中小麻点状镁铁尖晶石。图1是典型低铬镁铬砖中高铁镁砂的扫描电子显微镜的背散射电子图像,其中的小亮点代表原子序数较高的镁铁尖晶石。从图1可知,镁铁尖晶石的粒径在1~3μm,又被方镁石晶体严实包裹。所以,氧化铁对耐火材料高温性能的影响较小。换句话说,低铬镁铬砖的工艺要点是用镁铁尖晶石替换一部分镁铬尖晶石,通过限制Fe2O3的有害作用,发挥Fe2O3和Cr2O3的有益作用。
表1低铬镁铬砖与再结合镁铬砖的性能对比
图1镁铁砂骨料中析出的细粒镁铁尖晶石
图2是华北某4 000·td-1新型干法水泥窑各部位用后镁铬砖的Cr6+含量(即每吨残砖所含Cr6+的质量)。从图2可知,在水泥回转窑中,耐火材料蚀损最快的部位主要是距窑头9.5~16 m的火点,及27~33 m的没有窑皮的位置。但是,含Cr6+最多的却是从距窑头3~9.5 m和16~25 m的区段拆卸下来的残砖。这两部分残砖中的Cr6+量占水泥窑排出Cr6+总量的92%,其他部位排出的只占8%。
图2 水泥窑各部位用后镁铬砖残砖高度及其Cr6+含量
从图2还可推知,在窑内距窑头3~9 m和27~33 m的区段使用镁铬砖是很不合理的。3~9 m区段靠近窑口,氧分压较高,镁铬砖中的Cr容易氧化,致使砖中含有很高的Cr6+,残砖严重污染环境;27~33 m区段属过渡带的热端,温度和碱含量都很高,镁铬砖中Cr容易转变成K2CrO4挥发,致使镁铬砖较快蚀损。所以,如果仅仅在窑内9.5~16 m蚀损严重处使用镁铬砖,在其他部位都使用无铬碱性砖,则既不影响窑衬的寿命,又减少了残砖的Cr6+污染。
二、镁钙砖
镁钙系耐火材料具有良好的耐高温性、优异的挂窑皮性和抵抗水泥熟料化学侵蚀的能力,但其易水化、抗热震性较差,特别是不耐CO2、SO2等酸性气体的侵蚀。使用中,窑内的CO2、SO2会沿气孔进入砖内,在砖的中低温部位形成CaCO3、CaSO4等矿物,使砖膨胀开裂。所以,白云石砖用于窑皮稳定的区域才能获得满意的寿命。
三、无铬镁质材料
分别使用铁铝尖晶石、镁铁尖晶石、镁铝尖晶石、氧化锆代替铬铁矿制出了各种无铬碱性耐火材料。
铁铝尖晶石砖由镁砂和预合成铁铝尖晶石制成。烧成中,Fe从铁铝尖晶石颗粒中扩散出来进入基质,形成方镁石-镁铁尖晶石固溶体,提高了挂窑皮性。同时,Mg扩散进入铁铝尖晶石颗粒,形成围绕铁铝尖晶石的镁铝尖晶石裙边,降低了砖对气氛的敏感性。尽管如此,铁铝尖晶石砖的耐高温性和耐侵蚀性还是不足,需要得到窑皮的保护才能获得较长使用寿命。
镁铁尖晶石砖由镁铝尖晶石替代低铬镁铬砖中的铬铁矿制成,并通过调整氧化铁或镁铁尖晶石的掺加量和分布来进一步提高挂窑皮性。与铁铝尖晶石砖类似,镁铁砖也需要窑皮的保护才能获得较长寿命。
如果不使用镁铁尖晶石砖和铁铝尖晶石砖,烧成带也可以使用镁铝尖晶石砖。为提高抗氧化钙的侵蚀和挂窑皮能力,烧成带使用的镁铝尖晶石砖的氧化铝含量要低于过渡带用镁铝尖晶石砖的。为进一步提高抗侵蚀性和挂窑皮性,可以使用电熔镁铝尖晶石代替烧结镁铝尖晶石,或者再用氧化锆替代部分镁铝尖晶石。
氧化锆是一种可以全面提高镁质材料性能的添加物,但价格很高,只适合少量使用。如果用氧化锆或锆酸钙大量取代镁铝尖晶石,将显著提高制砖成本,产品就没有竞争力;而且,锆质耐火原料在我国不能自给,需要大量进口,如果大量使用,将推动其价格更快上涨。
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