新型干法水泥窑用耐火材料的优化配置

   新型干法水泥窑耐火材料使用部位较多，其中静止设备的材料约占总量的70％～80％。不同规格的水泥窑及系统的不同使用部位，对耐火材料都有不同的要求，设计配套时必须选用与其相适应的品种；同时各生产厂家所用的原燃材料品质、设备状况、操作控制习惯等方面的差异，客观上对耐火材料的要求也略有不同。本文主要阐述不定形耐火材料在水泥窑上的配置状况。

   1.回转窑

   回转窑用耐火浇注料，尤其是前窑口的耐火材料在使用过程中，除了要承受1400℃以上高温外，还要受到机械应力、热应力和化学侵蚀的破坏，因此前窑口耐火浇注料的使用寿命对整条水泥生产线的运转周期有着至关重要的影响。

   ①回转窑作为动态设备，在运行使用过程中，前窑口的耐火浇注料承受着两种机械应力：一是窑的径向剪切应力，二是沿窑筒体方向的轴向挤压应力。径向剪切应力主要来源于回转窑运行中产生的机械变形，随着窑径加大，窑速加快，前窑口周期性的受压和松压作用加剧，耐火浇注料承受的径向剪切应力的破坏也更大。前窑口的轴向挤压应力产生的主要原因是因窑筒体与水平线成3.5％～4％的倾斜，窑内物料在窑运转时从窑尾向窑头方向运动，前窑口浇注料在运动物料的推力，及窑内耐火砖的轴向分力的共同作用下，有往窑头方向移动的趋势。在这两种机械应力的作用下，对前窑口浇注料要求有足够的机械强度。

   ②数据表明，回转窑运行过程中前窑口熟料出口温度达到1400℃，入窑二次空气温度达1200℃，在窑体运转过程中，窑皮时挂时落，温度变化频繁，由此产生的热应力是前窑口浇注料损坏的主要原因之一。随着水泥工业大型化的发展趋势，窑径也不断增大，窑口的出料量也在增加，这不仅使机械应力变大，窑内的热力强度也要大幅度提高，浇注料单位面积所受的热负荷也相应增大，热应力的破坏作用更加明显。在这种情况下，前窑口浇注料应该具有更好的热震稳定性。

   ③化学侵蚀是水泥窑用耐火材料损坏的主要原因之一，由于每个地区的石灰石品位，采用燃料的品质不同，窑内碱、氯、硫等有害成分的含量也不一样，生矿石和原燃料中的有害成分在高温下挥发，这些碱性气体随着生料一起进入窑内，在窑内1350℃～1450℃环境温度下，窑料中的有害成分和碱性气体与前窑口浇注料产生强烈的化学侵蚀作用，形成膨胀性矿物使其开裂剥落，发生“碱裂”破坏。因此，前窑口浇注料应该具有良好的耐碱性。

   综上所述，前窑口浇注料在高温环境下应该具备足够的耐火度、机械强度、热震稳定性和耐碱性。前窑口浇注料在水泥窑用耐火材料中一直是关键，随着水泥工业技术的发展，水泥窑的规模逐渐增大，前窑口浇注料也经历了高铝质、刚玉质、莫玉石质耐火浇注料的发展。我公司的HR-PA80DT刚玉-莫来石窑口专用浇注料，最早使用在2001年投建的浙江桐星集团水泥有限公司2500t/d水泥生产线上，使用周期8～10个月以上，后来广泛推荐使用于2500t/d、5000t/d以上规模的新型干法水泥生产线。根据新型干法水泥生产线的实际工况，对前窑口耐火材料提出了新的标准，我们研发了HR-75MDT刚玉-莫来石窑口专用浇注料，使用周期达到10～12个月，满足了客户的使用要求；对于5000t/d水泥生产线设备的建设，耐火材料的发展又是一个新的挑战。针对5000t/d水泥生产线的具体工况，我们又研发了HR-75MDTF刚玉-莫来石钢纤维高强窑口专用浇注料，在兼顾HR-PA80DT、HR-75MDT性能的基础上，提高了材料的机械强度和热震稳定性。