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如何解決石灰窯耐火材料脫落的問題

時間:2018-07-26 17:59 來源:耐火磚廠家點擊:

  石灰窯用耐火材料比較簡單,因為煅燒溫度要求不高,溫度也不超過1300℃。故其使用的耐火材料內襯,一般用粘土磚就可以了。隔熱層可以使用輕質粘土磚。石灰豎窯的砌磚厚度較大。250m3的石灰豎窯砌磚厚度可達l000mm,而回轉窯的砌磚厚度僅為200mm左右。此外,還可以采用耐火混凝土。近年來,在豎窯的煅燒帶,還采用堿性耐火材料,如鎂鉻磚和鎂鋁磚。綜上所述,石灰煅燒窯用耐火材料有下列幾種:鎂鉻磚、鎂鋁磚、粘土磚、輕質粘土磚、耐火混凝土、填料等。

  為了防止石灰窯損壞、停產的發生,規范石灰窯耐材使用,提出以下幾點建議。

  1)控制升溫制度,防止工作人員的操作失誤,可將程序控制溫度設置警報,超過1400℃就不再供電或者發出警報音提示。

  2)采用鎂鉻磚。以MgO和Cr2O3為主要成分,方鎂石和尖晶石為主要礦物組分的耐火材料制品。這類磚耐火度高,高溫強度大,抗堿性渣侵蝕性強,熱穩定性優良,對酸性渣也有一定的適應性。但是由于Cr2O3在空氣氣氛中易被氧化成Cr6+,有劇毒,因此應在使用過程中控制空氣氣氛或通入還原氣防止Cr3+被氧化成Cr6+。

  3)采用鎂鋁尖晶石磚。鎂鋁尖晶石磚經過多級均化工藝,在超高溫隧道窯中經1800℃以上高溫

  燒結而成,體積密度大,礦物相含量高,晶粒發育良好,結構均勻,質量穩定。鎂鋁尖晶石磚具有較高的熔點、熱膨脹小、熱應力低、熱震穩定性好,同時它具有較穩定的化學性質,對堿性熔渣具有較強的抵抗能力。

  4)采用碳化硅耐火磚。其特征是耐高溫(1800℃左右,荷重軟化溫度在1620~1640℃)、耐磨、耐腐蝕性能好、導熱率高、熱膨脹系數小、熱震穩定性好、熱輻射性強等優點。

  石灰窯耐火材料脫落原因及解決方法

  某公司煉鋼部有4條產能900td-1的回轉窯,3條回轉窯用于生產活性石灰(其中任意1條回轉窯均可以煅燒白云石),另一條回轉窯用于生產輕燒白云石?;剞D窯容易造成脫落或損壞的部位是擋磚圈、輕質高鋁磚及窯頭窯尾澆注料等。

  作為石灰窯重要組成部分的耐火材料其使用壽命及使用效果越來越受到同行業者的關注和研究。在實際生產中,往往因為石灰窯某部位耐材的使用壽命很短導致非計劃停窯檢修,影響石灰窯優質高產低耗和年運轉率。本文通過對石灰窯用耐火材料材質的重新選擇、磚型的重新設計、新型隔熱材料的應用及砌筑方案的優化等方面進行研究,以期提高耐火材料使用壽命,減少停開窯次數,提高石灰窯運轉率,有效的降低石灰生產成本。

  1 石灰窯用耐火材料脫落原因分析

  1.1預熱帶耐材預熱帶原耐材配置隔熱層為輕質高鋁磚,工作層為優質粘土磚通過停窯后進入窯內觀察發現,造成粘土磚經常出現塌陷凸起和下部空洞3種狀態而導致粘土磚終脫落的主要原因為:1)輕質高鋁磚的耐壓強度和體積密度小,導致其先于粘土磚損壞。2)在預熱帶每環磚增加了6塊(或3塊)揚料器,導致每環需要重新加工的磚在12塊或6塊);如果不加揚料器則只有2~3塊的粘土磚需要加工接口越多,需要加工的磚也越多,尺寸變小,在受到熱膨脹不均勻的情況下更容易脫落粘土磚沿厚度方向上熱膨脹不同造成的脫落沿窯襯的厚度方向受溫度作用的影響形成了熱膨脹率不同的帶層狀結構,隨著時間的推移,此種現象導致粘土磚的個別帶層產生內應力而脫落.

  1.2煅燒帶高鋁磚

  1.2.1化學侵蝕損壞

  抗剝落高鋁磚的礦物組成主要是莫來石(Al2O3·2SiO2)、剛玉(Al2O3)和玻璃相。石灰質組成與磚襯之間發生了固相反應,固相反應改變了耐火磚原有的組織結構,當入窯物料成分不當或窯溫過高時,液相過多滲入沉積,導致高鋁磚的結構疏松脆硬,從而降低了磚襯的使用壽命另一方面,因入窯生料成分及入窯生料量不穩定等原因造成窯溫過高,物料中的SiO2組分與窯磚中的Al2O3組分生成二次莫來石,形成重結晶,磚襯體積增大,造成炸裂。

  1.2.2機械性損壞

  從炸裂的耐火磚表面看,磚體有裂紋掉邊掉角情況,甚至有許多磚掉半塊,這說明耐火磚是在筒體運轉過程中受到了扭力,此巨大扭力對磚襯造成壓縮彎曲拉伸剪切等應力的復雜綜合作用,使耐火磚內裂紋擴大,導致耐火磚結構破壞。

  1.2.3熱應力損壞

  停窯時或設備出現故障時,冷空氣迅速進入窯內,磚襯溫度驟然降低,磚面層收縮,磚表面層與窯體熱磚層之間熱應力過大而脫離,造成大面積的磚面在受到化學侵蝕后而脆化,在界面處斷裂剝落。

  2新型耐材選用及改進措施

  2.1預熱帶新耐材

  針對預熱帶粘土磚脫落原因,采取了以下2項改進措施:1)取消該部位的輕質高鋁磚,重新設計了此部位的粘土磚,新舊磚型如圖2和圖3所示取消此部位的揚料器,如圖4所示通過以上兩個方面的改進,此部位的粘土磚使用壽命由4個月延長1年以上,并且在多次處理故障溫度變化較大時也未出現過掉磚現象。

  2.2煅燒帶新耐材

  根據上述原因分析,必須選擇合適的材料代替高鋁磚從現場使用情況來看,鎂鋁尖晶石(化學式為,其中MgO28.2%,Al2O371.8%)是一種熔點高(2135℃)、熱膨脹系數小、熱震穩定性好、抗堿侵蝕能力強的材料,是較好的替代品但其導熱系數高于高鋁磚,因此砌筑時在其下部采用了一種隔熱氈此隔熱氈具有一定的耐壓強度,隔熱效果好,與鎂鋁磚壽命相近砌筑方式如圖5所示幾種材質的理化性能指標對比列于表1。

  使用隔熱氈效果較好,比不使用隔熱氈的同部位溫度降低20℃。使用隔熱氈部位筒體表面溫度降低65℃,平均降低30℃,可使石灰窯筒體表面溫度降低到350℃以下。

  2.3應用效果

  通過優化石灰窯用耐火材料的配置和砌筑,提高了回轉窯的運轉率,保證煉鋼石灰及燒結石灰的供給,提高回轉窯耐火材料使用壽命達1年以上,降低石灰窯筒體表面溫度在350℃以下,減少了煤氣消耗,降低了噸石灰的熱量消耗(2%左右)一條石灰窯年產石灰25萬t,使用新型隔熱材料后,成本可降低9.14元t-1,一條窯年降低成本約230萬元。

  結語

  根據石灰窯各部位耐火材料的使用條件,通過對耐材材質的重新選擇、磚型的重新設計、新型隔熱材料的應用及改進措施等方面的研究,提出了延長回轉窯使用壽命的措施目前已實現石灰窯耐火材料使用壽命由4個月提高1年以上,并且回轉窯筒體煅燒帶表面溫度降到了350℃以下,降低了噸石灰的熱量消耗2%左右,生產成本也明顯得到節約節約,同時提高和保證了回轉窯耐材使用的安全性。

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