水泥短流程预烧成窑用抗结皮耐火材料的选择.docx
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1、水泥短流程预烧成窑用抗结皮耐火材料的选择目录引言11 .板状刚玉质耐火材料12 .尖晶石质耐火材料23 .莫来石质耐火材料24 ,碳化硅质耐火材料35 .镁质耐火材料36 .结语5引言短流程预烧成窑的预烧成炉温度为9001200C,现有用于此温度范围的水泥窑用耐火材料包括高铝质耐火材料、尖晶石质耐火材料、莫来石质耐火材料、SiC质耐火材料以及镁质耐火材料等。各种耐火材料的性能及在水泥短流程预烧成窑中的使用情况如下:1 .板状刚玉质耐火材料板状刚玉是一种纯净的、不添加任何添加剂而烧成收缩彻底的烧结氧化铝,具有结构粗大,发育良好的aAI2O3晶体结构。其显微结构具有如下特征:(a)发育良好的aAI
2、2O3晶体组成;(b)aAI2O3结晶粗大,中粒径多在40Im200m,其晶体二维形貌呈平板状并互相穿插交错:Oa-AI2。3晶体内含许多5Im15Im的圆形封闭气孔;而开口气孔则较少,一般为2%3%。由于板状刚玉的上述结构特征,使其具有以下物理性能:1)熔点高,约2040;2)晶粒硬度大,莫氏硬度9,努谱(knoop)2000;3)耐化学侵蚀,除氢氟酸和磷酸外,大多数酸性矿物对板状刚玉不起作用;4)由于其不存在显微裂纹和大的内部气孔,强度非常高:1.1) 同时,受热冲击强度下降不多,因而热震稳定性好。1.2) 板状刚玉耐火材料是具有代表性的高铝质耐火材料之一,其优势在于高耐火度;1.3) 热
3、负荷强度高、蠕变小:高密度、低透气性;44)热震稳定性、耐磨性好;1.5) 热收缩率低;1.6) 纯度高、减少杂质对材料高温性能的影响。但是板状刚玉耐火材料属于中性耐火材料,在水泥熟料煨烧过程中易与碱性物料发生反应,因此不适用于水泥短流程预烧成窑的高温煨烧环境。2 .尖晶石质耐火材料镁铝尖晶石简称尖晶石,具有硬度大,化学性能稳定,熔点高、抗热震性、抗磨蚀和抗侵蚀性好等性质。镁铝尖晶石的热膨胀系数中等,900110(C时热膨胀系数=8.91(6c,如果和方镁石复合使用,可以提高材料的热震稳定性。此外,由于其在高温下对水泥物料融体侵蚀作用的抵抗性较强,能改善耐火材料的抗硫碱侵蚀性、耐高温性能。现在
4、使用在水泥预分解窑中的镁铝尖晶石质耐火材料的通常都是方镁石一镁铝尖晶石破,其主晶相方镁石在低温下易发生水化作用产生膨胀,在高温时可能和S03反应,形成有害低熔物而损坏,因此不适用于水泥短流程预烧成窑的高温煨烧环境。3 .莫来石质耐火材料莫来石质耐火材料具有较高的抗热冲击能力和抗结构剥落性能,热震稳定性好,荷重软化点高,高温蠕变值小,硬度大,抗化学腐蚀性好等特点。高性能莫来石耐火材料采用了纯度高、杂质低的优质合成莫来石原料,并且严格控制基质组成,形成了莫来石网络骨架结构,使得耐火材料的热态强度提高,增强了耐火材料的抗剥蚀性能,延长使用寿命。由于莫来石的热膨胀系数为5.7x10-6/。,体积稳定性
5、好,故耐热震稳定性好,同时莫来石为棒状晶体,热膨胀为各向异性,使耐火材料在烧结过程中内部形成大量微裂纹,提高了耐火材料的韧性,缓冲热应力,终止裂纹的扩展。莫来石质耐火材料与高铝质同属于弱酸性耐火材料,在锻烧过程中易与水泥窑中的碱性物料发生反应,因此不适用于水泥短流程预烧成窑。4 .碳化硅质耐火材料由于SiC属于中性材料,不与硫酸盐反应,虽然与游离碱反应,但可形成高粘度的釉层而减缓侵蚀过程,具有较好的耐碱性和抗结皮性。SiC质耐火材料的抗结皮性能可能是由于其颗粒表面形成了高Si2含量的物质,从而在使用过程中形成了大约20(m厚、高粘度的保护层,阻止盐进一步渗透进入它的内部微观结构中,从而使得内衬
6、受到保护。由于高粘度和厚度的保护层的存在,还有与潜在的耐火破材料相关的浅性质梯度,有效的控制了任何热化学剥落的趋势。碳化硅抗结皮耐火材料具有较高的强度、耐火度和耐磨强度,适用于各种高温窑炉的砌筑,其在大型千法窑的窑尾、预热器上具有抗结皮、密实度好、强度高、耐磨性好、抗热震次数多、线变化小、表面不开裂、抗剥落、使用寿命长等特点。然而,SiC质耐火材料一般用于回转窑窑尾系统800IOO(TC的温度范围内,当使用温度超过1O5OoC0t,材料表面起保护作用的Si。?薄膜将与水泥窑中的Cao发生反应形成C2S,形成液相并粘结物料,丧失抗结皮功能,造成耐火材料的结皮。5 .镁质耐火材料MgO的熔点高达2
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