硅莫磚在水泥回轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用及發(fā)展

　　一、硅莫磚的由來

　　硅莫磚是以莫來石（3Al2O3.2SiO2）和碳化硅（SiC）為主要礦物組成的燒成磚。其特點是既有莫來石的抗高溫性能又具備碳化硅的耐磨耐腐蝕、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點。上世紀80年代興建寶鋼時，從新日鐵引進的外型像魚雷罐的容器內(nèi)所砌的耐火材料就類似現(xiàn)在的硅莫磚。實際上是硅酸鋁制品的改性材料，鐵水罐原用材料是以高鋁為主的耐火磚，在鋼鐵行業(yè)的技術(shù)進步中，為了加快煉鋼速度，事先在鐵水罐中加入一定量的氧化鈣（CaO）進行所謂預(yù)處理。這樣罐內(nèi)的耐火材料既要承受鐵水的高溫侵蝕又要抵抗強堿性腐蝕，顯然高鋁材質(zhì)頂不住了，于是在高鋁材質(zhì)中加上適量的碳化硅就形成了一個新的品種，冶金行業(yè)把它稱為硅酸鋁結(jié)合碳化硅的燒成磚。

　　上世紀九十年代開始，新型干法爐外分解水泥窯爐在國內(nèi)得到迅速推廣，這種先進的生產(chǎn)方式給耐火材料帶來了極為苛刻的要求，大型水泥回轉(zhuǎn)窯的熱力強度和轉(zhuǎn)速提高后，在過度帶承受的溫度也達到1400℃，而且溫度變化頻繁，后過渡帶又處在輪帶附近，承受較強的機械應(yīng)力，很不容易掛好窯皮，而且從工藝角度看該段帶也不宜掛窯皮，但由于熱應(yīng)力和機械應(yīng)力的作用，造成該部位的耐火材料的使用壽命往往比燒成帶還短，成為全窯的薄弱環(huán)節(jié)，所以原來在該段帶配置的高鋁磚不符合使用要求。因此上世紀九十年代起國家建材研究院對提高高鋁材質(zhì)的熱力強度、耐磨性、抗腐蝕和提高熱震穩(wěn)定性進行深入研究。主攻方向還是在高鋁材質(zhì)中加入碳化硅等外加劑和添加物，通過新的工藝，生產(chǎn)出適應(yīng)該段帶使用要求的新品種，在逐步推廣應(yīng)用中，硅莫磚作為一個商品名稱應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯。隨著研究的深入和產(chǎn)業(yè)化的迅速發(fā)展，現(xiàn)在已有多家耐火材料廠生產(chǎn)各種牌號的硅莫磚。本公司在硅莫磚的研制和生產(chǎn)上下了很大功夫，并且得到我國建材科學(xué)研究總院資深研究員的指導(dǎo)和幫助，開辟了年產(chǎn)3萬噸的專利生產(chǎn)線，成為公司的主導(dǎo)產(chǎn)品，尤其是2008年完成的SA_1680硅莫磚，正式獲得國家發(fā)明專利授權(quán)，圣奧牌高強致密硅莫磚在新型干法回轉(zhuǎn)窯的使用中得到了用戶的好評。

　　二、硅莫磚的技術(shù)性能及工藝特點

　　本公司以水泥工業(yè)的需求為動力，在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，圍繞水泥工業(yè)的技術(shù)進步，開發(fā)了適用于新型干法回轉(zhuǎn)窯各段帶使用的各類耐火材料和保溫材料數(shù)十個品種，其中在過渡帶使用的硅莫磚分為三個牌號，理化指標如下：

　　本公司生產(chǎn)的硅莫磚的特點是高強耐磨抗震穩(wěn)定性好，在回轉(zhuǎn)窯的使用中取得了良好的使用效果，在水泥回轉(zhuǎn)窯的次燒成帶和過渡帶的使用壽命優(yōu)于尖晶石磚，主要原因是尖晶石磚在使用中由于堿侵蝕而形成侵蝕段帶，造成熱面產(chǎn)生裂隙和剝落而加速損毀。而硅莫磚結(jié)構(gòu)致密，莫來石和SiC晶體穩(wěn)定，加上磚面形成連續(xù)的SiO2致密層，阻止了氣體和熔融物的侵蝕。加上SiC的熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)小，制品的熱抗震穩(wěn)定性好。這些性能特點使硅莫磚不易斷裂和產(chǎn)生剝落，而且由于熱導(dǎo)率低于鎂質(zhì)材料，使筒體受熱不致過高，這不僅保證了回轉(zhuǎn)窯筒體的正常運轉(zhuǎn)，而且節(jié)約了燃料。

　　硅莫磚的另一特點是在使用中會產(chǎn)生微膨脹，本公司的測試結(jié)果為0.45%左右，這有利于提高筒體與磚及磚與磚之間的緊密結(jié)合，具有良好的體積穩(wěn)定性。但要注意在砌筑時留好熱脹縫，一般在軸向每0.6M—1M，即3—5環(huán)磚需加1環(huán)3mm紙板，徑向磚環(huán)每15塊左右加3mm紙板。

　　此外硅莫磚的使用性能也明顯的優(yōu)于抗剝落高鋁磚和耐磨性較好的磷酸鹽高鋁磚，所以可生產(chǎn)各種牌號，通過性價比進行選擇，用于不同段帶，在回轉(zhuǎn)窯中的使用范圍正在不斷擴大。

　　硅莫磚的性能來自于它的工藝，首先在原料上需選擇Al2O3高于80%的特級礬土，碳化硅要純而且莫氏硬度要求接近9.5，本公司對碳化硅的選擇非常嚴格，這種礦物天然的極為罕見，產(chǎn)品大多在電爐中用SiO2和C通過高溫合成SiC，原料不同會產(chǎn)生質(zhì)量差異，目前，SiC的生產(chǎn)工藝中，原料中的SiO2來自天然硅石，C取自煤炭焦和石油焦，從我們的研究結(jié)果看，用石油焦與SiO2合成的碳化硅，在硬度和耐磨性等方面指標較高，適合用作硅莫磚。由這些原料制作成的燒成磚主晶相為莫來石、碳化硅和剛玉，這些礦物硬度都很高，這就為致密高強的耐火制品奠定了基礎(chǔ)。

　　原料是基礎(chǔ)，配料更要精細，成型壓力對該磚種的高強致密起決定性作用，本公司用公稱壓力超過600T的壓機進行壓制，對磚塊的體積密度和外型尺寸進行嚴格控制，半成品合格后才能入窯燒成。硅莫磚的制作難度與二等高鋁磚有相似之處，為了達到莫來石充分結(jié)晶形成交錯網(wǎng)絡(luò)，較高的燒成溫度和足夠的保溫時間是必不可少的，本公司以天然氣為燃料的隧道窯最高燒成溫度可達1600℃，足以保證硅莫磚的燒成要求，可以毫不夸張的說本公司真正用 “高純原料、高壓成型、高溫?zé)伞钡摹叭摺惫に嚲闹谱鞴枘u，而且在管理上也達到高標準、嚴要求，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有質(zhì)量保證體系進行監(jiān)管，每天的檢測結(jié)果生產(chǎn)主管都要簽字，承擔(dān)責(zé)任，甚至每一塊磚表面也要打磨整齊，通過這樣的嚴格管理使“三高”工藝的優(yōu)勢真正得到發(fā)揮。我們深知一座窯爐的壽命往往由于幾塊磚的突然損毀而導(dǎo)致停產(chǎn)，所以質(zhì)量控制必須做到全面精細，任何疏漏都要杜絕，只有這樣才能贏得用戶的信任，產(chǎn)生的品牌效應(yīng)。

　　三、硅莫磚在水泥回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)用和發(fā)展前景

　　目前的硅莫磚在國內(nèi)大型水泥回轉(zhuǎn)窯上得到廣泛應(yīng)用，以60M長的回轉(zhuǎn)窯為例，除了長約20M的燒成帶用直接結(jié)合鎂鉻磚以及前后窯口各0.8M左右的澆注料外，其余部位可采用不同牌號的硅莫磚。

　　經(jīng)使用后，用戶的普遍反映是硅莫磚的抗熱震穩(wěn)定性好，高溫強度好，使用過程中抗侵蝕，不剝落，不斷裂，使用壽命明顯延長。其原因為水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶的磚面溫度為1400℃左右，而硅莫磚的荷重軟化開始溫度在1500℃以上，足以抵抗高溫沖擊，加上制品結(jié)構(gòu)致密，抗侵蝕和耐磨性特別好，是過渡帶的理想磚種。加上該磚種抗熱震穩(wěn)定性好、熱導(dǎo)率不高，正是后過渡帶工藝特性所要求的，使用壽命是抗剝落磚的1.5——2倍。由于耐磨性好、熱穩(wěn)定性好，所以該磚種也適合在冷卻帶使用，壽命可達兩年以上，是傳統(tǒng)高鋁磚使用壽命的3——5倍。例如：浙江余姚舜江水泥公司2500t/d水泥回轉(zhuǎn)窯21.55m原用直接結(jié)合鎂鉻磚，使用壽命310天，改用硅莫磚使用壽命達410天；安徽淮北礦業(yè)集團2500t/d水泥回轉(zhuǎn)窯次燒成帶原用鎂鋁尖晶石磚，過渡帶原用抗剝落高鋁磚，在一年內(nèi)搶修換磚多達3次，最短的在三個月就出現(xiàn)紅窯。而在次燒成帶和過渡帶改用硅莫磚后，窯的使用壽命長達15個月。本公司生產(chǎn)的高強致密硅莫磚在寧夏勝金水泥公司的2500t/d回轉(zhuǎn)窯的過渡帶等部位已經(jīng)使用了13個月，沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，現(xiàn)仍在使用中。云南紅塔滇西水泥股份有限公司在2005年回轉(zhuǎn)窯的綜合運轉(zhuǎn)率只達到82.1%，2007年在過渡帶（18m—36m處）改用硅莫磚后，避免了后過渡帶的結(jié)圈，使回轉(zhuǎn)窯連續(xù)運轉(zhuǎn)了15個月，而且改善了物料滾動和通風(fēng)條件，提高了水泥熱料的產(chǎn)量和質(zhì)量。

　　硅莫磚以其優(yōu)良的性能及合理的價格正在日益應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯，正在逐步代替原來配置的尖晶石磚、抗剝落高鋁磚及磷酸鹽結(jié)合高鋁磚等傳統(tǒng)產(chǎn)品。海螺集團所屬水泥回轉(zhuǎn)窯都已用上硅莫磚，平均使用壽命達一年半。這說明硅莫磚作為水泥回轉(zhuǎn)窯的主要用材已進入成熟期，已被廣大用戶認可。作為生產(chǎn)廠家來說除了保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定外，實際上還可以在此基礎(chǔ)上發(fā)展新的牌號或品種。

　　本公司在浙江長興的生產(chǎn)基地對如何進一步提高硅莫磚的高溫強度和抗熱震穩(wěn)定性繼續(xù)在研究。例如在硅莫磚中適量引入鋯英砂，在高溫?zé)浦校琙rO2晶型轉(zhuǎn)化中產(chǎn)生的微膨脹在剛玉、莫來石晶體間產(chǎn)生微裂紋，能消除熱應(yīng)力，從而提高制品的抗熱震穩(wěn)定性，使用中不易產(chǎn)生剝落和掉片，還能提高抗侵蝕能力，從而進一步提高使用壽命。此外在高鋁材質(zhì)中適當(dāng)加入硅線石，紅柱石，藍晶石，利用其在高溫下的膨脹性提高制品的抗蠕變性和高溫強度，而且能提高抗熱震穩(wěn)定性。所以本公司在硅莫磚為主導(dǎo)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，已開發(fā)出鋯莫磚，加入“三石”系列的改性硅莫磚等也可投入批量生產(chǎn)?？傊?，本公司堅持以專業(yè)技術(shù)和全面創(chuàng)新，打造行業(yè)典范為中心，竭誠為水泥回轉(zhuǎn)窯提供優(yōu)質(zhì)耐火材料和配套服務(wù)，經(jīng)過數(shù)年努力，得到了行業(yè)和社會的認可。去年3月底，國家建材報用通欄標題提出六大絕熱耐火材料企業(yè)，打造優(yōu)勢品牌，領(lǐng)銜建材市場，圣奧名列其中。標題為“圣奧耐材以優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品獲得用戶青睞”，專家點評中指出：“公司視產(chǎn)品質(zhì)量為企業(yè)生命，強化生產(chǎn)管理、注重科技開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新；注重國內(nèi)外的技術(shù)交流和合作，年生產(chǎn)各種耐火材料達10萬余噸，圣奧牌耐火材料已銷往全國各地，并且已經(jīng)走向世界”。

　　本公司十分珍惜已經(jīng)取得的榮譽，更加強烈的意識到任重而道遠，眾所周知，材料的生產(chǎn)、使用、研究和發(fā)展情況標志著一個國家的物質(zhì)文明程度。本公司決心與水泥行業(yè)的同仁們一起開辟更加美好的未來。