一、耐火磚的侵蝕機(jī)理
無論是濕法窯還是新型干法回轉(zhuǎn)窯,在熟料煅燒過程中,由于窯內(nèi)氣體溫度比物料溫度高得多,窯每旋轉(zhuǎn)一圈,窯襯表面受到周期性的熱沖擊,溫度變化幅度為150℃～250℃,在窯襯10mm～20mm表層范圍內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力。窯襯還承受由于窯的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的磚砌體交替變化的徑向和軸向機(jī)械應(yīng)力,以及煅燒物料的沖刷磨損。
由于同時產(chǎn)生硅酸鹽熔體,在高溫環(huán)境下很容易與窯襯耐火磚表面相互作用形成窯皮初始層,并同時沿耐火磚的孔隙滲入到耐火磚的內(nèi)部,與耐火磚黏結(jié)在一起,使耐火磚表層10mm～20mm范圍內(nèi)的化學(xué)成分和相組成發(fā)生變化,降低耐火磚的技術(shù)性能。當(dāng)物料的燒結(jié)范圍較窄,或者形成短焰急燒產(chǎn)生局部高溫時,會使窯皮表面的最低溫度高于物料液相凝固溫度,窯皮表面層從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)而脫落,并且由表及里深入到窯皮的初始層,連同耐火磚表面薄層一起脫落,過后又形成新的窯皮初始層。當(dāng)這種情況反復(fù)出現(xiàn)時,燒成帶窯襯就逐漸由厚變薄,甚至完全脫落,導(dǎo)致局部露出窯筒體而紅窯。實(shí)際上燒成帶窯襯損壞情況正是如此,在高溫區(qū)域殘磚厚度大體上呈曲率半徑較大的弧線分布,有時弧底就落在窯筒體的內(nèi)表面上。
二、耐火磚的保護(hù)
回轉(zhuǎn)窯燒成帶是窯襯使用條件最苛刻的部位,鑲砌優(yōu)質(zhì)耐火材料無疑會對延長窯襯的壽命起到重要作用。
1.耐火磚物理性能的影響
抗渣性是指耐火材料低抗化學(xué)侵蝕的能力。在形成窯皮初始層以及當(dāng)物料燒結(jié)范圍較窄或產(chǎn)生局部高溫促使窯皮脫落情況下,抗渣性就顯得非常重要,即使有較強(qiáng)抗渣性的堿性耐火材料,在這種情況下也顯得無能為力?？紫堵始皩?dǎo)熱系數(shù)對于形成窯皮初始層有重要作用,并且在窯皮局部脫落時,孔隙率和導(dǎo)熱系數(shù)較大的耐火材料有助于窯皮的及時補(bǔ)掛。但同時又有可能表現(xiàn)出極大的破壞作用,使耐火磚剝離的薄層脫落。
在耐火磚的生產(chǎn)過程中,其物理化學(xué)變化一般都未達(dá)到燒成溫度下的平衡狀態(tài),也有燒成不充分的耐火磚,因而在回轉(zhuǎn)窯中再次受高溫作用時,大多數(shù)的耐火磚由于其本身液相的產(chǎn)生及孔隙的填充,發(fā)生不可逆的重?zé)湛s。因此,高溫體積穩(wěn)定性,在選用燒成帶耐火磚時必須予以考慮。
熱表面層狀剝離是回轉(zhuǎn)窯燒成帶窯襯經(jīng)受熱震后損壞的主要形式,若同時發(fā)生局部窯皮脫落,就會使耐火磚使用壽命大為縮短。
2.燃燒與燃料噴嘴對耐火磚的影響
用煤作燃料時,煤的揮發(fā)分和灰分起著決定性的作用,直接影響火焰形狀。揮發(fā)分較高而灰分較低的煤粉,可使黑火頭縮短,形成低溫長焰煅燒。這對保護(hù)窯襯一般是有利的。但若揮發(fā)分過高,著火太快,使出窯熟料溫度高達(dá)1260℃以上,二次風(fēng)溫超過800℃,則極易燒壞噴嘴,使其變形或燒破出現(xiàn)缺口,產(chǎn)生紊亂的火焰形狀,在其被更換之前就損害了窯襯。煤的揮發(fā)分過低,灰分太高則更為不利。
燃料噴嘴結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)中往往沒受到足夠的重視,噴嘴形狀和出口尺寸主要影響煤粉同一次風(fēng)的混合程度與噴出速度,有時為加強(qiáng)風(fēng)煤的混合,還可在噴嘴內(nèi)加裝風(fēng)翅。
3.生料成分波動對耐火磚的影響
生料化學(xué)成分的波動,不僅對熟料的煅燒和熟料質(zhì)量有重要的影響,窯襯也會受到較大的損害。在鐵鋁含量較多時,物料燒結(jié)范圍窄,操作上不易控制,有時表層熟料結(jié)粒良好,但物料底層卻在涌出生料粉,既燒了窯皮,又使熟料f-Cao含量偏高。
生料喂料量的波動對窯襯的危害較大。當(dāng)窯內(nèi)來料太多時,就不得不關(guān)小窯尾排風(fēng)量,加大煤粉用量進(jìn)行逼火強(qiáng)燒,使燒成帶熱負(fù)荷迅速增加,該區(qū)的窯皮變薄,窯襯耐耐火磚受到嚴(yán)重?fù)p害。當(dāng)窯內(nèi)來料太少時,煤粉火焰明顯下傾,撲向較薄的料層,若不及時調(diào)整風(fēng)量和用煤量,極易燒壞窯皮和耐火磚。
