摘要：介紹了麥爾茲石灰窯的運行原理、各部位的工作環(huán)境以及對鑊質(zhì)耐火材料的性能要求。強調(diào)了合理優(yōu)化麥爾茲窯用耐火材料配置的必要性，簡述了麥爾茲窯用耐火材料在設(shè)計、生產(chǎn)以及使用過程中出現(xiàn)的主要問題及解決措施。

關(guān)鍵詞：麥爾茲石灰窯；鎂質(zhì)耐火材料；抗水化

石灰是冶金工業(yè)的重要輔料，而活性石灰比普通石灰具有更突出的優(yōu)點：吹氧時間縮短10％，鋼水收得率提高1％，石灰消耗節(jié)省20％~30％，廢鋼用量可增加2.5％，螢石消耗節(jié)省25％~30％，大幅度提高鋼水脫S、P的效果等[1]。因此，國內(nèi)近年來大量建設(shè)并應(yīng)用活性石灰窯，特別是麥爾茲窯，以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢占有了很大的市場。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)現(xiàn)有麥爾茲窯50多座。隨著煅燒技術(shù)的進步，對其使用的鎂質(zhì)耐火材料也提出了更高的要求，即不僅要保證窯爐運轉(zhuǎn)的連續(xù)性，而且還要保證窯爐的高壽命。

1典型麥爾茲窯工作原理

圖1是麥爾茲窯工作示意圖。如圖1所示，在并流蓄熱式石灰窯中，存在2個窯筒，分別稱為燃燒筒和非燃燒筒。兩個窯筒交替或同時進料(取決于窯的產(chǎn)量)，石灰連續(xù)地從兩個窯筒底部卸出。在燃燒筒內(nèi)，燃料通過垂直深人預(yù)熱區(qū)底部的多根燃燒噴槍引入，均勻分布于窯筒的橫截面。助燃空氣與燃料混合前被換熱器(預(yù)熱區(qū))預(yù)熱，在一定壓力下進人到預(yù)熱區(qū)頂部，即原料層上方?；鹧嫱ㄟ^燃燒區(qū)直接與石料接觸進行煅燒，煙氣則通過連接通道從燃燒筒進入到非燃燒筒，以相反的方向流動到石料處對其預(yù)熱并輕微煅燒。一個窯筒從燃燒模式到非燃燒模式的循環(huán)大約間隔12min，從燃燒到非燃燒的轉(zhuǎn)換稱為“換向期”。產(chǎn)品則在整個燃燒循環(huán)期間連續(xù)不斷地從兩個窯筒內(nèi)通過卸料平臺下到壓力料倉。冷卻空氣不斷地從兩個窯筒底部引入，從而降低石灰溫度。在換向期，當窯體卸壓后，石灰就從儲料倉中卸到振動給料器和傳輸皮帶上。[2]

2麥爾茲窯各部位耐火材料的選擇

麥爾茲窯內(nèi)襯用耐火材料的選擇不僅關(guān)系到窯爐是否能長期連續(xù)地正常運行，而且還直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量和成本。因此，必須充分了解窯內(nèi)各部位的工作環(huán)境，根據(jù)使用環(huán)境選擇耐火材料。

入料口溫度不高，主要承受機械磨損，所以選用強度大的耐火材料。

煅燒帶主要承受機械磨損、化學(xué)侵蝕和高溫熱震。在燃燒模式的窯筒內(nèi)承受高溫、化學(xué)侵蝕和機械磨損，在非燃燒模式窯筒內(nèi)承受溫度變化和機械磨損。另外，在開窯初期以及煅燒過程中，砌窯帶人的水分和燃料燃燒后產(chǎn)生的水分，又會在煅燒帶冷卻聚集，并流淌下來，易導(dǎo)致耐火材料的水化。所以選用抗侵蝕、耐磨損和不易水化的耐火材料。

出料口溫度比較低，主要承受石灰磨損以及承受上面大量耐火材料的重量，所以選用強度大的耐火材料。

3麥爾茲窯用鎂質(zhì)耐火材料

3．1麥爾茲窯對鎂質(zhì)耐火材料的性能要求

鎂質(zhì)耐火材料在麥爾茲窯內(nèi)部主要用于窯內(nèi)工作環(huán)境比較惡劣的煅燒帶部位，鎂質(zhì)耐火材料性能的好壞直接影響麥爾茲窯的使用壽命。因此，鎂質(zhì)耐火材料選材對整個窯爐來說具有非常重要的意義。麥爾茲窯用鎂質(zhì)耐火材料的主要要求：1)耐高溫；2)長期高溫下體積穩(wěn)定性好；3)加熱永久收縮??；4)機械強度高，具有良好的耐磨性能；5)結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低，耐化學(xué)侵蝕性好；6)抗熱震性好。麥爾茲窯設(shè)計爐齡壽命一般為5年，耐火材料的合理選擇及配置能夠延長爐齡。如國內(nèi)某鋼鐵集團石灰廠1號300t麥爾茲窯生產(chǎn)活性度為350mL高活性石灰，煅燒帶工作襯使用某公司鎂磚和鎂尖晶石鋯磚，壽命達7年；2號300t麥爾茲窯壽命也達7年，且仍在繼續(xù)使用。

3．2麥爾茲窯用鎂質(zhì)耐火材料的設(shè)計

目前，國內(nèi)麥爾茲窯煅燒帶部分設(shè)計大體上分為兩種：一種為懸掛鋼結(jié)構(gòu)，這種爐襯結(jié)構(gòu)設(shè)計是最先進的爐襯設(shè)計模式，方便了耐火材料的生產(chǎn)和砌筑；另一種為支撐腿結(jié)構(gòu)，這種爐襯的設(shè)計恰恰是最初國內(nèi)引進麥爾茲窯內(nèi)襯設(shè)計，也是國內(nèi)石灰廠家應(yīng)用最多的設(shè)計模式。支撐腿結(jié)構(gòu)設(shè)計對耐火材料的要求復(fù)雜，可以用四個字來進行概括“多、少、大、雜”，即磚型總量多，最多可達38種磚型；部分磚型磚量少，才十余塊；磚型大，最大長度可達380mm；大部分磚型復(fù)雜，以特異型磚居多，給耐火材料的生產(chǎn)帶來很多麻煩。所以，針對這種結(jié)構(gòu)設(shè)計需要重新設(shè)計磚型，以減少工人的勞動強度和降低耐火材料的生產(chǎn)成本。

4問題及處理方法

4．1鎂質(zhì)耐火材料的水化及處理方法

在拆爐時發(fā)現(xiàn)煅燒帶窯筒內(nèi)部耐火材料損壞嚴重，部分磚發(fā)生了粉化。從損毀情況來看，主要是鎂質(zhì)耐火材料水化發(fā)生式(1)反應(yīng)，導(dǎo)致體積膨脹，發(fā)生粉化[3]：

　　　　　　　　　　　MgO+H2O→Mg(OH)2。(1)

分析引起水化的主要原因：首先在窯爐的砌筑過程中，火泥、澆洼料帶入水分；其次，燃料燃燒后產(chǎn)生的水分；最后石料存放在室外受雨水淋澆，以及石料水洗后未完全烘干而帶人的大量水分。這些原因的存在使得開窯后，水分凝結(jié)在窯筒上部的墻壁上，并向下流淌，在高溫下加劇了鎂質(zhì)耐火材料的水化。針對麥爾茲石灰窯用鎂質(zhì)耐火材料易水化的問題，本公司對其采取特殊的浸鹽防水化處理，大大提高了鎂質(zhì)耐火材料的抗水化性能，同時也提高了其物理性能。

4．2碹磚的磚型設(shè)計

使用過程中碹拱磚外移，影響通道處的耐火材料使用壽命，從而直接影響到窯爐整體的爐役。如圖2所示，箭頭所指示的位置為碹磚向筒體方向外移，主要原因為石料長期的沖刷，支撐腿上部的部分碹磚向簡體外移，導(dǎo)致碹磚脫落。為了防止這種情況出現(xiàn)。應(yīng)把原來設(shè)計的沒有相互卡位的組磚，改為帶子母扣的組磚，防止個別碹磚在使用過程中外移或脫落，如圖3所示。

4.3溫度波動頻繁

從碹磚使用后的情況來看，表面出現(xiàn)很多微裂紋，是溫度波動較為頻繁所致。由于麥爾茲窯在操作上需經(jīng)常換向，導(dǎo)致溫度波動頻繁；另外，煤氣燃料的供給情況不好以及設(shè)備檢修等都會帶來溫度波動。所以，應(yīng)使用抗熱震性能較好的低鋁尖晶石磚或鎂鋯磚。

4.4定期清理窯筒內(nèi)結(jié)瘤物

麥爾茲窯燃料大致分為兩種：一種為煤氣；另一種為煤粉。使用煤氣為燃料的麥爾茲窯窯筒內(nèi)結(jié)瘤情況較少；以煤粉為燃料的窯筒內(nèi)易形成結(jié)瘤，其厚度一般為20mm左右。原因是煤粉內(nèi)含有大量的Si、Fe、A1、Ca、K、Na等元素以及礦石中的雜質(zhì)，在高溫下易形成低熔點的物質(zhì)，在煅燒帶和環(huán)形通道、碹磚部位形成結(jié)瘤。如果長時間不進行清理，會影響窯爐的正常運行，所以，以煤粉為燃料的麥爾茲窯爐內(nèi)，要求定期進行結(jié)瘤清理。

5結(jié)語

通過更改碹磚磚型，對鎂質(zhì)耐火材料進行處理來提高其抗水化性能，選擇抗熱震性好的鎂質(zhì)耐火材料，以及定期清理維護等有效措施，改善了耐火材料的使用效果，從而延長了窯爐的使用壽命。普通石灰煅燒窯用耐火材料以高鋁材質(zhì)為主。

參考文獻

[1]MichaelM．石灰豎窯中氧化鎂質(zhì)耐火材料的水化[J]．石灰，2008(2)：57—61．

[2]周宏，李文震．關(guān)于活性石灰生產(chǎn)工藝裝備選擇的探討[J]．石灰，2006(4)：29—37．

[3]劉滿春．瑞士麥爾茲公司在中國20年[C]／／2007年中國石灰工業(yè)技術(shù)交流與合作大會論文集，宜昌，中國，2007：17—40．