水泥回转窑内,碱的循环、富集、对窑衬侵蚀严重。尤其是新型干法窑,因其窑温度、窑速块,碱的侵蚀更加严重。传统的粘土砖加隔热砖组成的双层窑衬已不能适应,因此郑州驹达耐火材料有限公司www.zzjdnc.com 特此推荐使用新型的耐碱隔热砖。
粘土砖诫蚀损坏机理
在粘土上切取50fnmX50mmX5Qmm试样,于试样上钻一个25mmX30mm圆孔,孔内加入5gK2CO3,盖上与砖同样材质的薄板,放入电炉内加热至1100℃保温48h,冷却后切开样块现察。
试样受碱侵蚀发生开裂,与k2CO3接触部分变紫,并明显地致密化了。扫描电镜观察表明,有钾霞石生成。
含Al2O3 30%-48%的普通粘土砖,其铝硅含量比最适于与碱反应,形成钾霞石、白榴石等矿物,发生膨胀,导致“碱裂'。
耐被隔热砖应有的化学成分
水泥窑内碱循环通常主要由钾进行,钠居第二位,故主要讨论Si02-Al203-K20系,铝硅质耐火材料的Al2O3/Si02比
与K2O的供给量在很大程度上决定了碱侵蚀的程度,见表1。
Al2O3/Si02=0.33相当于含Al20325%的酸性粘土砖,当K20含量<15%时,只形成正长石;直到K2O含量为27%,未有钾霞石生成。因为大量的正长石的生成和稳定存在,于砖面形成封闭层,阻止了碱化合物的内渗,使砖体免受喊进一步侵蚀。故可以认为K2O<27%时,砖体不会发生“碱裂”。但正长石的分解温度为1150℃,因此使用限制在1150℃以下。
Al2O3/SiO2=0.82相当于Al2O3含量45%的粘土砖,K2O含量>15%时,开始有白榴石形成,砖会发生“碱裂”。
不同K20含量所形成的新矿物 表1
Al203/Si02 =3.0相当于含Al2O3 75%的高铝砖,不论K20含量多少,均不可能形成正长石釉层,只形成白榴石、钾霞石和β—刚玉等膨胀行为不一的新矿物。这种砖只有当显气孔率很低时才可望耐碱。
对不同Al2O3/Si02比试样进行耐喊试验,结果与上述分析完全相符。
原料
主要原料为自制轻骨料和白色稻壳灰。化学成分见表2,轻骨料的容量为1.61g/cm3、显气孔率为42%,耐压强度27MPa。
原料化学成分% 表2
传统的制造隔热砖的方法是在原料中添加可燃物或轻质填料,机压成型并经高温煅烧而成,或直接用轻质原料制作。其制品强度低,耐磨性差,不能直接作耐火衬里。本试验选择了几种新工艺。其制品性能见表3。
工艺方案对比 表3
可以看出,用化学结合法制得的试样的热稳定性远优于用烧结法制得的试样。稻壳灰的加入能提高制品强度,降低制品导热系数。工艺方案中第四种最佳。
稻壳灰的制备
稻壳灰的性质受煅烧条件的影响较大。低温煅烧、X射线检测为无定形SiO2;高温煅烧有利于形成结晶相(方英石和鳞石英)。研究发现,若一半为结晶形,一半为无定形的混合物作充填料制得的耐火砖不出现裂纹,砖的体积稳定性良好。以过试验,用土立窑煅烧,可得上述要求的稻壳灰。
制品性能
通过实验室研究和工业性试制证明,用自制骨料和稻壳灰为主要原料,采用化学结合不烧工艺制得的耐碱隔热砖的性能可满足新型干法水泥窑的需要,制品性能见表4。
产品性能对比 表4
1.Al2O3含量小于30%的耐碱隔热砖由于受碱的侵蚀后能在表面形成正长石质的保护釉层,抵抗碱的侵蚀性能良好。
2.用稻壳灰和轻骨料制得的耐碱隔热砖具有较高的耐压强度和较低的导热系数,是新型干法水泥窑预热带和分解带较好的窑衬材料。