水泥窯堿性耐火磚損壞的七個重要原因
發(fā)布時間:2021/12/21 行業(yè)新聞 瀏覽次數(shù):873
高溫、機(jī)械設(shè)備和有機(jī)化學(xué)因素組成了保溫磚在窯襯中的應(yīng)力,并造成其毀壞。之上因素的毀壞實(shí)際效果隨窯型、實(shí)際操作和窯襯在窯內(nèi)的部位而轉(zhuǎn)變。火苗、窯體原材料和窯殼的形變是決策窯襯承擔(dān)各種各樣應(yīng)力的因素之一。
對于堿性耐火磚,有7個破壞因素,主要包括:
一、熟料熔滲:熟料熔滲主要來源于窯料和燃料,熔滲相主要為C2S和c4af,其中C2S和c4af滲入變質(zhì)層后,會強(qiáng)烈溶解堿性磚中的方鎂石等部分,析出CMS和c3ms2等次生硅酸鹽礦物,有時即使是西爾文。然而,熔化物會填滿耐火磚內(nèi)襯中的氣孔,使磚層致密而易碎。此外,熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的雙重作用會使磚容易開裂和剝落。由于C2S和c4af在大于550時開始形成,進(jìn)入窯內(nèi)的物料溫度已達(dá)到800-860,所以熟料熔體滲透到整個窯內(nèi),也就是說,熟料熔體對窯內(nèi)每條皮帶的窯襯都有一定的滲透侵蝕作用。
二、揮發(fā)性組分的冷凝:在預(yù)分解窯中,堿性硫酸鹽、氯化物等組分蒸發(fā)冷凝,反復(fù)循環(huán),導(dǎo)致這些組分在生料中富集。窯尾最熱預(yù)熱器生料中的R2O和SO3含量往往分別增加到生料的5倍和3-5倍。當(dāng)熱料進(jìn)入窯殼后1/3部分時,物料中的揮發(fā)性組分會在所有磚面和磚層上聚集和沉積,使該部位高度致密,并侵蝕除方鎂石外的相鄰組分,這將顯著削弱磚入滲的熱震穩(wěn)定性鉀鎂石和白榴石的膨脹破壞了磚的堿裂,并在熱機(jī)械應(yīng)力的共同作用下開裂剝落。由于預(yù)分解窯的整個窯帶是從窯尾到燒成帶的,離高溫帶越近,堿鹽侵蝕窯襯越深,窯襯損壞越嚴(yán)重。因此,在這一部分中有必要特別注意窯襯的選擇。
三、還原或還原氧化反應(yīng):窯內(nèi)熱系統(tǒng)不穩(wěn)定時,易產(chǎn)生還原火焰或不完全燃燒,使鎂鉻磚中的Fe3+還原為Fe2+,發(fā)生體積收縮。此外,F(xiàn)e2+在方鎂石晶體中的遷移擴(kuò)散能力遠(yuǎn)強(qiáng)于Fe3+,進(jìn)一步強(qiáng)化了體積收縮效應(yīng),從而在磚中產(chǎn)生孔洞,削弱結(jié)構(gòu),降低強(qiáng)度。同時,由于窯內(nèi)還原和氧化氣氛的交替,收縮和膨脹的體積效應(yīng)反復(fù)出現(xiàn),磚體會產(chǎn)生化學(xué)疲勞。這一過程主要發(fā)生在沒有窯皮保護(hù)的區(qū)域。
四、過熱:當(dāng)窯的熱負(fù)荷過高,導(dǎo)致磚面長期失去窯皮保護(hù)時,熱面層的基體在高溫下熔化,向冷面層方向遷移,使磚襯冷面層致密,且熱表面層疏松多孔(一般情況下,燒成區(qū)正火點(diǎn)區(qū)域容易發(fā)生),不易產(chǎn)生耐磨刷、沖擊、振動和熱疲勞,且易損壞。近年來,在冷卻區(qū)和過渡區(qū),不少企業(yè)采用硅灰磚。硅灰磚的事故大多是由于過度燃燒引起的,其他原因很少。硅磚主要由碳化硅和莫來石組成,碳化硅起著非常重要的作用。理論上,當(dāng)溫度上升到2500度左右時,碳化硅開始分解為硅蒸汽和石墨。事實(shí)上,在窯內(nèi)還原氣氛下,碳化硅在1700左右開始分解,對硅磚構(gòu)成致命傷害。
五、熱震:當(dāng)窯不正常運(yùn)轉(zhuǎn)或窯皮不穩(wěn)定時,堿性磚易受熱震破壞。窯皮突然塌陷,導(dǎo)致磚面溫度突然升高(甚至高達(dá)數(shù)千度),并在磚內(nèi)產(chǎn)生巨大的熱力。此外,窯的頻繁啟停也會引起磚體內(nèi)部的交變熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過磚砌體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時,磚開始開裂,并沿結(jié)構(gòu)的薄弱部位不斷增大和加深,最終導(dǎo)致磚的斷裂。窯皮脫落時,將熱面層的碎磚帶走,使磚不斷損壞。窯尾過渡區(qū)易發(fā)生熱震。
六、擠壓:回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行時,窯襯受到壓力、張力、扭轉(zhuǎn)、剪切等機(jī)械應(yīng)力的綜合作用。其中,關(guān)鍵轉(zhuǎn)動、窯殼橢圓度和窯皮坍塌使磚承受動荷載:磚和窯皮的質(zhì)量和磚本身的熱膨脹,使磚承受靜荷載。此外,襯磚與窯殼之間的相對運(yùn)動、襯磚與窯殼之間的相對運(yùn)動以及擋環(huán)與窯殼之間的焊縫,都會使襯磚承受各種機(jī)械應(yīng)力作用。當(dāng)所有應(yīng)力之和超過磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時,磚就會開裂和損壞。這種現(xiàn)象發(fā)生在預(yù)分解窯的整個爐襯中。對于靠近護(hù)環(huán)的磚塊,大部分損壞是由擠壓造成的。
七、磨損:當(dāng)預(yù)分解窯窯口出料區(qū)窯皮無保護(hù)時,熟料和大窯皮較硬,會對該部位耐火磚爐襯造成嚴(yán)重的沖擊和磨損破壞。
當(dāng)熱料進(jìn)入窯殼后1/3部分時,物料中的揮發(fā)性組分會在所有磚面和磚層上聚集和沉積,使該部位高度致密,并侵蝕除方鎂石外的相鄰組分,這將顯著削弱磚入滲的熱震穩(wěn)定性鉀鎂石和白榴石的膨脹破壞了磚的堿裂,并在熱機(jī)械應(yīng)力的共同作用下開裂剝落。