硅莫紅磚在水泥窯用上的應(yīng)用

　　近年來，我國水泥工業(yè)迅猛發(fā)展，大量固體廢棄物被用作原料、燃料，致使耐火材料所承受的熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和化學(xué)侵蝕大幅度增加，導(dǎo)致水泥窯用耐火襯里的使用周期縮短，耐材消耗增加，大大影響了水泥生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)這一狀況，某公司研究開發(fā)一種具有莫來石品質(zhì)的高性能耐火材料，以替代鎂鉻磚、尖晶石磚等傳統(tǒng)耐材。

　　莫來石是AL₂O₃-SiO₂二元系中常壓下唯一穩(wěn)定存在的二元化合物，具有膨脹均勻、熱振穩(wěn)定性好、荷重軟化點(diǎn)高、高溫蠕變值小、硬度大、抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)。天然的莫來石資源十分稀少，不能滿足工業(yè)化大生產(chǎn)需求，采用電熔法生產(chǎn)莫來石因成本過高，企業(yè)難以承受。為此，公司科研人員經(jīng)過無數(shù)次優(yōu)化配方和科學(xué)試驗(yàn)，最終以精選特級(jí)礬土、碳化硅、電熔白剛玉、紅柱石等主要原料，經(jīng)高壓成形、高溫?zé)傻戎圃旃に?，成功制造出主晶相為莫來石的硅莫紅磚。經(jīng)檢測，硅莫紅磚的化學(xué)成分已十分接近莫來石的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并同時(shí)具備了莫來石的優(yōu)良理化特性。

　　性能優(yōu)異

　　耐磨性能突出。硅莫紅磚耐磨系數(shù)為8.2cc，正常使用壽命可達(dá)12-24個(gè)月，實(shí)現(xiàn)了3年2次大修的目標(biāo)。安徽海螺、遼寧金剛、浙江常山、漳平紅獅、江蘇金峰等一批企業(yè)5000t/d回轉(zhuǎn)窯使用了硅莫紅磚，1年后停窯檢修發(fā)現(xiàn)，硅莫紅磚整體性依然完好，窯體28-35mm處磚厚平均在160-180mm。

　　導(dǎo)熱系數(shù)低。經(jīng)測試，硅莫紅磚導(dǎo)熱系數(shù)1.7W/m.k，而鎂鉻磚、鎂鋁尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)則≥2.7 W/m.k。低導(dǎo)熱大大降低了回轉(zhuǎn)窯筒體溫度，可有效防止回轉(zhuǎn)窯筒體和托輪瓦受熱膨脹。

　　配置適應(yīng)性強(qiáng)。耐火材料傳統(tǒng)配置通常是在窯口、前過渡帶、后過渡帶、分解帶分別配置尖晶石磚、鎂鉻磚和抗剝落磚等不同性能的耐材。而硅莫紅磚則可全覆蓋燒成帶以外各工藝帶。此外，硅莫紅磚還可根據(jù)用戶要求使用在三次風(fēng)管彎頭等特殊部位上，以有效抗拒三次風(fēng)管內(nèi)大量粉塵的強(qiáng)烈沖刷和氯堿煙氣的侵蝕，使用壽命可達(dá)3年以上。

　　體積密度小。經(jīng)測試，硅莫紅磚體積密度為每平方米2.65g左右，而鎂鉻磚為每平方米3.05-3.10g，尖晶石磚為每平方米2.95-3.0g。由于體積密度小、自重輕、且不結(jié)窯皮，從而大大降低了窯筒體、中部托輪和動(dòng)力系統(tǒng)的負(fù)荷，確保窯系統(tǒng)正常運(yùn)行。

　　熱振穩(wěn)定性高。回轉(zhuǎn)窯過渡帶特別是輪帶附近，溫度變化頻繁，機(jī)械應(yīng)力較大，傳統(tǒng)耐材由于熱振穩(wěn)定性差，導(dǎo)致其在輪帶附近的使用壽命甚至比燒成帶還要短。硅莫紅磚具有良好的熱振穩(wěn)定性，經(jīng)測試，其熱振穩(wěn)定性1100攝氏度，水冷可達(dá)15次，因而特別適用于輪帶附近的過渡帶，有效延長使用周期。

　　抗侵蝕能力強(qiáng)。硅莫紅磚的莫來石晶相和顯微結(jié)構(gòu)對(duì)窯料有較強(qiáng)的適應(yīng)性。硅莫紅磚采用高純?cè)?，減弱了界面的反應(yīng)強(qiáng)度。較高的致密度顯著抑止有害物質(zhì)滲入造成的變質(zhì)破壞，從而延長磚襯的使用壽命。

　　符合環(huán)保要求。鎂鉻磚耐火性能良好，但遇高溫分解出的鉻離子卻對(duì)環(huán)境極為有害。早在上世紀(jì)70年代初，美、德、日等發(fā)達(dá)已停止使用含鉻耐材，全部使用硅莫紅磚，這從根本上消除了鉻離子污染源，符合行業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的要求。

　　效益顯著

　　不久前，海螺建安公司兩位專家通過對(duì)水泥窯用各種耐材的性能和使用效果進(jìn)行深入分析后，充分肯定了硅莫紅磚在海螺集團(tuán)的應(yīng)用效果。

　　這兩位專家還專門對(duì)使用硅莫紅磚后使用的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了測算：提高產(chǎn)量和降低耐火磚檢修成本。5000t/d回轉(zhuǎn)窯使用硅莫紅磚，可實(shí)現(xiàn)窯襯3年2次大檢的目標(biāo)，與一年一次大修相比，每年可節(jié)約窯襯檢修直接成本50萬元以上。因窯運(yùn)轉(zhuǎn)率高，所帶來的熟料產(chǎn)量和余熱發(fā)電量的增加，每年可多實(shí)現(xiàn)利潤70萬元。

　　節(jié)能效果明顯。硅莫紅磚較小的導(dǎo)熱系數(shù)使得窯筒體外壁溫度維持在320攝氏度左右，較小的熱損降低了熟料生產(chǎn)的單位成本。經(jīng)設(shè)計(jì)部門測算，5000t/d窯的前后過渡帶使用硅莫紅磚與尖晶石相比，每天可節(jié)約標(biāo)煤2077.2kg，按此計(jì)算，每臺(tái)窯每年至少節(jié)約標(biāo)煤600多噸;硅莫紅較輕的自重及不結(jié)窯皮的特性進(jìn)一步降低窯體重量（按20米計(jì)）約200噸，每年節(jié)電也十分可觀。

　　便于調(diào)配儲(chǔ)存及降低管理費(fèi)用。鎂鉻磚、尖晶石磚等堿性耐材不易久存，尤其是在多雨季節(jié)，堿性耐材極易吸濕導(dǎo)致內(nèi)部晶相轉(zhuǎn)化，造成磚體粉化水化，輕則影響使用，重則失去使用價(jià)值。與之相比，硅莫紅磚具有性能穩(wěn)定、保管簡便等優(yōu)點(diǎn)，且不存在吸濕水化問題。此外，由于全窯配置耐火磚品種減少，有利于降低管理成本；硅莫紅制造周期較短，供貨及時(shí)，也有利于企業(yè)合理備磚，減少備品量，節(jié)約周轉(zhuǎn)資金。