水泥窯用堿性耐火磚損毀機(jī)理

熟料熔體主要源自窯料和燃料，其組成主要位于CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3四元體系中。在窯料、耐火磚內(nèi)濃度梯度和溫度梯度驅(qū)動(dòng)下，熔體主要以離子遷移的方式，從耐火磚的熱端向冷端遷移。

隨著預(yù)分解窯的大型化，以煤代油特別是代用燃料的廣泛使用，以硫酸堿和氯化堿為主的揮發(fā)性組昆山耐火磚分，在窯氣和窯料中含量大增。堿鹽深度地滲入磚層，并在700?1000℃的磚層內(nèi)凝聚沉積，使該處高度致密化，并侵蝕磚內(nèi)除方鎂石以外的相鄰組成，導(dǎo)致該層的熱震穩(wěn)定性顯著減弱，再在熱-機(jī)械應(yīng)力綜合作用下開(kāi)裂剝落。堿、硫、氯含量越高，堿對(duì)硫(和氯)的摩爾比偏離1越多，磚越容易損壞。

還原火焰或存在局部不完全燃燒時(shí)，鎂鉻磚內(nèi)的三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，使MgO·Fe2O3轉(zhuǎn)化成MgO·FeO，體積收縮20%。而且Fe2+在方鎂石晶體中遷移擴(kuò)散的能力比Fe3+強(qiáng)得多，進(jìn)一步加重了方鎂石晶粒邊界區(qū)的體積收縮效應(yīng)，并因而產(chǎn)生孔洞，磚的結(jié)構(gòu)被弱化，使其強(qiáng)度降低。

窯內(nèi)熱負(fù)荷過(guò)高，使磚面長(zhǎng)時(shí)間失去窯皮的保護(hù)，熱面層內(nèi)基質(zhì)在高溫下熔化并向冷面層方向遷移，即使?jié)B入層致密化，又留下疏松多孔的熱面層。而且在溫度梯度場(chǎng)的作用下，方鎂石晶體都以其(1，0，0)晶面向著熱面層，沿著這一方向伸長(zhǎng)并長(zhǎng)大，可直至幾毫米長(zhǎng)。疏松多孔的熱面層不耐磨刷、沖擊、震動(dòng)和熱疲勞，易于損壞。

窯皮不穩(wěn)定和窯的轉(zhuǎn)動(dòng)不正常時(shí)，堿性磚特別易受熱震而損壞。窯皮的突然垮落而使磚面溫度瞬時(shí)驟增甚至近2000℃，窯的頻繁開(kāi)停又在磚內(nèi)頻繁產(chǎn)生熱應(yīng)力。磚內(nèi)吸收熱應(yīng)力的能力有一定限度，一旦超出其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，磚就會(huì)開(kāi)裂，并沿上述種種結(jié)構(gòu)弱化處不斷擴(kuò)大加深，使磚碎裂。窯皮掉落時(shí)，帶耐火磚價(jià)格走處于熱面層的碎磚片，使磚不斷剝落而損壞。

窯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于托輪處的磚受擠壓，位于窯筒頂部的磚受窯皮重量和自重帶耐火磚的比熱來(lái)的拉伸。窯初開(kāi)和初停的瞬間，特別是位于傳動(dòng)部位的磚受到扭曲。當(dāng)襯里砌筑不良時(shí)，磚會(huì)受剪切作用。實(shí)際上，磚受到的是壓力、拉力、扭力和剪刀的綜合機(jī)械應(yīng)力。其中，窯的轉(zhuǎn)動(dòng)，窯筒體的橢圓度和窯皮掉落，使磚受到動(dòng)力學(xué)負(fù)荷;磚和窯皮的重量以及磚本身的熱膨脹，使磚承受靜力學(xué)負(fù)荷，磚開(kāi)始開(kāi)裂損壞。

在窯內(nèi)冷卻帶文山州耐火磚和卸料端缺乏窯皮保護(hù)的部位，已離燒成帶的熟料和大塊窯皮的溫度較低，因而較硬，可以產(chǎn)生較嚴(yán)重的沖擊和磨蝕損壞。