節(jié)能降耗、加強(qiáng)新一代長壽命水泥窯口澆注料的推廣和應(yīng)用

前  言

　　從上世紀(jì)九十年代開始，我國的干法水泥技術(shù)得到了快速的發(fā)展，一些大型的水泥預(yù)分解水泥窯（2500t/d、5000t/d、8000 t/d等）相繼建成投產(chǎn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)到2005年底，建成投產(chǎn)的干法水泥生產(chǎn)線將達(dá)到600多條。但從我國的水泥產(chǎn)量的結(jié)構(gòu)來看，新型干法水泥比例還很小，仍有較大的發(fā)展?jié)摿Α?

　　一、大型預(yù)分解水泥窯的運(yùn)行工作特點(diǎn)及對耐火澆注料提出的新要求
　　預(yù)分解水泥窯自20世紀(jì)70年代出現(xiàn)以來，技術(shù)上不斷發(fā)展和完善，隨著熟料日生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其設(shè)備運(yùn)行工作條件出現(xiàn)新的特點(diǎn)，對耐火澆注料提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在以下幾方面：
　?。ㄒ唬└G溫的提高對耐火澆注料的破壞加劇
　　預(yù)分解水泥窯生產(chǎn)操作中配料率值控制較高，因此熟料的煅燒溫度也較高，如：入窯二次風(fēng)溫超過1200℃，燃燒器火焰溫度超過2000℃，熟料的煅燒溫度也超過了1430℃，目前，前窯口部位普遍結(jié)窯皮，因此，傳統(tǒng)的耐火澆注料很難再滿足生產(chǎn)周期的需要。
　　（二）堿、氯、硫等揮發(fā)性組分對耐火澆注料的侵蝕加劇
　　低品位石灰石等生產(chǎn)原料的采用、無煙煤、劣質(zhì)煤以及固體廢棄物的煅燒，造成窯系統(tǒng)內(nèi)各部位的揮發(fā)性組分堿、氯、硫等成分明顯增加，它們的循環(huán)、富集對各部位的耐火澆注料的侵蝕也更突出，在一定程度上影響了澆注料的使用周期。
　?。ㄈ└G徑的加大、窯速的提高增加了周期性機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力破壞
　　目前，預(yù)分解窯的轉(zhuǎn)速位3~4r·min-1，窯徑加大（2500t/d窯徑為4m，5000t/d窯徑為4.8m，10000t/d窯徑為6m），窯速提高，對耐火材料的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力加劇。

　　綜上所述，隨著水泥窯型的加大，運(yùn)行工況出現(xiàn)了新特點(diǎn)，從國內(nèi)水泥窯用耐火澆注料的整體配套來看，窯口用耐火澆注料仍是“瓶頸部位”，在不同程度上影響著回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。下圖是某廠窯口澆注料在使用4個月后的殘襯圖1：

圖1 窯口澆注料殘襯圖
　　因此，開發(fā)新一代大型水泥窯用耐火澆注料，滿足大型化水泥窯的運(yùn)轉(zhuǎn)工況特點(diǎn)，延長其使用周期，達(dá)到和回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯磚使用周期保持同步，就顯的尤為突出。

　　二、國內(nèi)大型干法水泥窯口用耐火澆注料的使用現(xiàn)狀
　?。ㄒ唬┻x用的材質(zhì)
　　中國的水泥窯口用澆注料經(jīng)歷了一個從單一選用剛玉質(zhì)低水泥澆注料、高鋁礬土質(zhì)低水泥澆注料拓展到包括莫來石質(zhì)、尖晶石質(zhì)等更多材質(zhì)的澆注料的過程。

　　（二）使用周期
　　從其使用周期來看，其使用壽命大多在4~7個月，部分廠家的使用壽命達(dá)到了8個月以上，但使用不穩(wěn)定。而窯內(nèi)襯磚的使用周期一般在10個月以上，部分水泥生產(chǎn)廠家可穩(wěn)定在12個月。這樣就造成窯口澆注料和窯內(nèi)襯磚使用運(yùn)轉(zhuǎn)周期不匹配的現(xiàn)象，因此，國內(nèi)大型的水泥生產(chǎn)廠家耐火材料維修周期一般是一年兩修、兩年三修。
　?。ㄈp毀現(xiàn)象
　　通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，窯口澆注料的損壞主要表現(xiàn)在以下幾方面：
　　1.澆注料出現(xiàn)剝落、掉塊現(xiàn)象。
　　2.由于堿侵蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致澆注料結(jié)構(gòu)破壞，造成局部脫落。

　　三、新一代長壽命窯口澆注料技術(shù)提升的幾個方面
　　針對水泥窯口用耐火澆注料在使用過程中暴漏出的一些問題，通過剖析其損壞機(jī)理，主要從以下幾方面來提升新一代窯口澆注料的綜合技術(shù)性能：
　?。ㄒ唬┛箟A侵蝕性能
　　為提高新一代窯口澆注料抗堿侵蝕性能，添加了一定量的非氧化物。由于非氧化物微粉在高溫下（超過1200℃）氧化后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在襯里表面形成一層致密、高粘度的液相層，這層保護(hù)膜的生大幅度提高了產(chǎn)品的抗堿侵蝕性能。其抗堿性能對比情況見圖2。

　　通過檢測可以看出，前者產(chǎn)品的燒后裂紋最大達(dá)6mm，無耐堿性；后者（優(yōu)化后）燒后表面無可見裂紋，耐堿等級均達(dá)到一級水平。
　?。ǘ嵴鸱€(wěn)定性能
　　為提高產(chǎn)品的熱震穩(wěn)定性能，提高其抗驟冷驟熱能力，主要從采取了以下幾個措施：
　　1.使用復(fù)合骨料
　　由于不同材質(zhì)的骨料具有不同的熱膨脹系數(shù)，使用復(fù)合骨料有助于襯里在高溫使用狀況下形成均勻分布的微裂紋,可以緩沖溫度變化下形成的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力沖擊，可以在一定程度上提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定。三種新產(chǎn)品所用的主材質(zhì)見下表：

　　它的加入可以抵消高溫下由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致部分體積收縮，在高溫下也可能形成均勻分布的微裂紋，吸收部分?jǐn)嗔涯?，阻止裂紋的擴(kuò)展，起到緩沖熱應(yīng)力，起到提高試樣的熱穩(wěn)定性的作用。
通過綜合采取兩方面的措施，新一代窯口澆注料的熱震水冷次數(shù)均達(dá)到了45次以上，解決了窯口澆注料普遍存在的抗剝落性能差的問題。
　?。ㄈ┛顾嗍炝弦合嗲治g性能
　　通過調(diào)整超微粉的配比，優(yōu)化產(chǎn)品的基質(zhì)組成等技術(shù)手段，提高了產(chǎn)品的抗水泥熟料液相的侵蝕和滲透性能。侵蝕情況見圖3。

　　通過分析可以看出在煅燒12h后，水泥熟料液相對產(chǎn)品的熔蝕和滲透層較薄，說明該產(chǎn)品的抗熟料的侵蝕性能較好。
綜上所述，通過綜合提升新一代窯口澆注料的技術(shù)性能，突破了窯口澆注料在使用過程中由于抗剝落性能差、耐堿侵蝕性能差等原因造成的掉塊、脫落的難題，最終達(dá)到提高產(chǎn)品使用壽命的目的。

　　四、新一代窯口澆注料的應(yīng)用
　　新一代窯口澆注料開發(fā)成功后， 04~05年在多條2500t/d、5000t/d上投入使用，其中改進(jìn)型板狀剛玉澆注料GC-18在海螺集團(tuán)中國水泥有限公司3#線5000t/d使用周期達(dá)到了18個月，其殘襯的整體性能較好，在燃燒器上使用周期也達(dá)到了12個月，和國內(nèi)的其它耐火澆注料相比，具有明顯的優(yōu)勢，其使用15個月后的殘襯見圖4：

　　通過圖4.可以看出，殘襯的整體性能較好，經(jīng)測量殘襯的厚度仍有180mm，在護(hù)鐵端面有約500mm寬的部位澆注料有脫落，但不影響使用，由于整體情況較好，該廠一直使用到現(xiàn)在（2006年8月），使用周期達(dá)到了18個月以上，取得了良好的使用效果。窯口專用澆注料G-17K經(jīng)過在多家大型的水泥窯上使用，也取得了不錯的使用效果，其在煙臺東源水泥公司、懷寧海螺水泥有限公司其使用壽命達(dá)到了10個月以上，基本上達(dá)到了和窯內(nèi)耐火磚使用、維修保持同步的目的，得到用戶的認(rèn)可。

　　五、節(jié)能降耗，加強(qiáng)新一代水泥窯口澆注料的推廣和應(yīng)用
新一代水泥窯口澆注料較國內(nèi)的同類產(chǎn)品優(yōu)勢明顯，在無修補(bǔ)的情況下，使用壽命可達(dá)到8~12個月，甚至更長，在大型的水泥窯上，可以實(shí)現(xiàn)和窯內(nèi)襯磚相匹配，加強(qiáng)其的推廣和應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。它的推廣與應(yīng)用將大大提高回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率，減少窯的維修次數(shù)，提高水泥生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)效益；同時，可以大幅度降低大型水泥生產(chǎn)線的耐火材料的整體消耗量，起到節(jié)能降耗的作用。

參考文獻(xiàn)
[1]王誠訓(xùn)，王玨.《耐火材料技術(shù)與應(yīng)用》.冶金工業(yè)出版社，2000年1月
[2]劉志江.《新型干法水泥技術(shù)》.中國建材工業(yè)出版社，2005年1月
[3]韓行祿.《不定型耐火材料（第2版）》.冶金工業(yè)出版社，2004年1月