大型回轉(zhuǎn)窯因其產(chǎn)量大、生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品煅燒均勻等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越多地被運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中,除水泥行業(yè)外,活性石灰煅燒、鉻鹽焙燒、堿—石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁等都使用大型回轉(zhuǎn)窯。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯耐火材料大多選用高鋁磚,在使用過(guò)程中由于易受到K2〇、 Na2〇、 CaO等堿性物質(zhì)侵蝕,使磚體膨脹疏松,再加上普通高鋁質(zhì)磚熱震性較差,易剝落磨損,其燒成帶使用壽命大多在6 ~8 個(gè)月,且磚體內(nèi)襯無(wú)法使用保溫隔熱層,導(dǎo)致窯殼溫度較高,熱損失較大。莫來(lái)石耐堿復(fù)合磚通過(guò)提高材料的抗堿侵蝕性能、抗熱震性能及抗磨損性來(lái)提高其使用壽命,并通過(guò)重質(zhì)與半輕質(zhì)復(fù)合成型以降低窯殼溫度,達(dá)到節(jié)能的目的。
回轉(zhuǎn)窯耐火材料的損毀是由多種因素引起的,這些損毀有的來(lái)自于煅燒的火焰,有的來(lái)自于雜質(zhì)的侵入,有的來(lái)自于筒體變形,有的來(lái)自于砌筑的不規(guī)范等。耐火材料經(jīng)受的損害主要有化學(xué)侵蝕、熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力幾個(gè)方面。
1:化學(xué)侵蝕
回轉(zhuǎn)窯耐火磚所承受的化學(xué)侵蝕主要來(lái)自于煅燒的原料及燃料,原料中的雜質(zhì)主要Si02、 Fe203、Na20、K20等 ,燃料中所帶的雜質(zhì)主要是S、P、C1等化合物,當(dāng)這些雜質(zhì)在燒成段凝聚富集時(shí),滲入耐火材料內(nèi)部,與襯磚基質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),加快了窯襯機(jī)械磨損或剝落。
對(duì)于高鋁質(zhì)制品,危害最大的是堿侵蝕。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯在使用過(guò)程中受K2O、Na2O、CaO等堿性物質(zhì)侵蝕,與襯體中AL2O3和SiO2生成R2O·11AL2O3、R2O·AL2O3·SiO2和R2O·AL2O3等礦物,使材料晶格發(fā)生膨脹形成不可逆的體積變化,在變質(zhì)層處產(chǎn)生脹縮剪應(yīng)力,致使襯體疏松開(kāi)裂,產(chǎn)生剝落。如在α—AL2O3煅燒過(guò)程中,物料中的Na2CO3和1000~1200℃條件下Na+以Na2O氣體形式政法,與襯體中AL2O3 ·SiO2成分反應(yīng)生成Na2O·AL2O3·2SiO2,凝聚在耐材襯體表面,使耐材表面粉化剝落:而石灰石在煅燒過(guò)程中,碳酸鹽的伴生礦物AL2O3·SiO2、Fe2O3等與CaO反應(yīng)形成低熔點(diǎn)鹽類(lèi)侵蝕陳專(zhuān),同時(shí)在高溫條件下,已分解的CaO沿襯磚表面氣孔侵入,也會(huì)與襯體材料形成上述低熔點(diǎn)鹽類(lèi),并引起體積膨脹,使襯體表面疏松剝落。
2:熱應(yīng)力
回轉(zhuǎn)窯內(nèi)窯襯表面溫度隨著窯的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生周期性波動(dòng),筒體沒(méi)轉(zhuǎn)一周,窯襯表面溫度差變化可達(dá)300℃以上:另外當(dāng)窯皮脫落或停窯時(shí)所發(fā)生的急劇冷卻,都可引起窯襯溫度的變化,這種由于溫度變化而引起的窯襯內(nèi)部應(yīng)力是造成窯襯損壞的原因之一。
3:機(jī)械應(yīng)力(機(jī)壓和磨損)
回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,由于筒體表面溫度高,支撐間距大,不可避免地使筒體產(chǎn)生一定的橢圓度、彎曲及扭曲變形,再加上窯襯與筒體間存在相對(duì)位移,從未在窯襯內(nèi)產(chǎn)生很大的壓應(yīng)力與剪應(yīng)力,造成窯襯的裂縫、剝落甚至斷裂。例如,在筒體輪帶部位承受載荷最大,筒體變形最嚴(yán)重,窯襯由于擠壓所造成的斷裂和剝落也最明顯。另外物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)形式是滑移、翻滾與拋落,物料從窯尾至窯頭移動(dòng)中始終對(duì)窯襯產(chǎn)生一定的機(jī)械磨損。
故回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯材料選用時(shí)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn):①有足夠的抗化學(xué)侵蝕能力,特別是抗堿侵蝕能力②有良好的熱震穩(wěn)定性③在常溫和工況溫度下均有足夠的力學(xué)強(qiáng)度。