水泥窯堿性耐火磚損壞的七個(gè)重要原因

    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(duì)于堿性耐火磚，有7個(gè)破壞因素，主要包括：
　　
一、熟料熔滲：熟料熔滲主要來(lái)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(huì)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(shí)即使是西爾文。然而，熔化物會(huì)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(huì)使磚容易開(kāi)裂和剝落。由于C2S和c4af在大于550時(shí)開(kāi)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(gè)窯內(nèi)，也就是說(shuō)，熟料熔體對(duì)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(shí)，物料中的揮發(fā)性組分會(huì)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(kāi)裂剝落。由于預(yù)分解窯的整個(gè)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(shí)，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(shí)，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(huì)產(chǎn)生化學(xué)疲勞。這一過(guò)程主要發(fā)生在沒(méi)有窯皮保護(hù)的區(qū)域。
　　
四、過(guò)熱：當(dāng)窯的熱負(fù)荷過(guò)高，導(dǎo)致磚面長(zhǎng)期失去窯皮保護(hù)時(shí)，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(dòng)和熱疲勞，且易損壞。近年來(lái)，在冷卻區(qū)和過(guò)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(guò)度燃燒引起的，其他原因很少。硅磚主要由碳化硅和莫來(lái)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(shí)，碳化硅開(kāi)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(kāi)始分解，對(duì)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(shí)，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(huì)引起磚體內(nèi)部的交變熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過(guò)磚砌體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，磚開(kāi)始開(kāi)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(shí)，將熱面層的碎磚帶走，使磚不斷損壞。窯尾過(guò)渡區(qū)易發(fā)生熱震。
　　
六、擠壓：回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行時(shí)，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(dòng)、窯殼橢圓度和窯皮坍塌使磚承受動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)、襯磚與窯殼之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及擋環(huán)與窯殼之間的焊縫，都會(huì)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(guò)磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，磚就會(huì)開(kāi)裂和損壞。這種現(xiàn)象發(fā)生在預(yù)分解窯的整個(gè)爐襯中。對(duì)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(wú)保護(hù)時(shí)，熟料和大窯皮較硬，會(huì)對(duì)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(shí)，物料中的揮發(fā)性組分會(huì)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(kāi)裂剝落。