在碳酸鈣工業(yè)生產(chǎn)中石灰立窯是提供CO2的重要裝置。但是，石灰窯用耐火材料使用壽命短維修量大嚴(yán)重影響產(chǎn)品的綜合成本和質(zhì)量問題。選擇合適的耐火材料改進(jìn)砌筑工藝提高窯襯的使用壽命是廠家普遍關(guān)心的問題。
不同行業(yè)和不同地區(qū)對于石灰窯的窯襯材料雖然選擇不盡相同但一般都以Al2O3-SiO2系列耐火磚為主或是粘土質(zhì)耐火磚或是高鋁磚。少數(shù)引進(jìn)窯型已經(jīng)選用了堿性系列磚如鎂磚或鎂鉻磚等。綜合這些材料在使用中的情況，耐火材料的耐磨性和抗堿性是直接影響窯襯使用壽命的二個(gè)主要指標(biāo)。外耐火磚的價(jià)格也制約著推廣應(yīng)用。提高窯襯的使用壽命和降低窯襯的造價(jià)是合理選擇窯襯材料和窯襯砌筑方法的主要內(nèi)容。
1 窯襯材料的選擇
? ? 窯襯是用來提高內(nèi)表面對緞燒物料和氣體介質(zhì)引起的熱力、化學(xué)和機(jī)械作用的抵抗強(qiáng)度。砌筑窯襯所選用耐火材料的基本要求是：耐高溫，能在長期高溫作用下化學(xué)穩(wěn)定性好，重?zé)湛s性小，機(jī)械強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)致密，氣孔率低，有良好的耐磨性和耐腐蝕性。由于窯內(nèi)各帶的料層壓力和溫度要求不同，物料與氣體介質(zhì)之間所發(fā)生的物理和化學(xué)作用不同，所以窯內(nèi)各帶對采用的窯襯材料的要求就不相同。
石灰立窯的上部是預(yù)熱段，溫度不高。物料對襯磚的沖擊和磨擦機(jī)械損壞是主要因素一般要求襯磚有較高的耐壓強(qiáng)度和耐磨性。
立窯的下部，是冷卻段，物料的化學(xué)反應(yīng)結(jié)束溫度相對也低。只是十幾米高的料層壓力會產(chǎn)生很強(qiáng)的機(jī)械損壞力。不過由于大量燃燒用風(fēng)從這里入窯，風(fēng)壓較大。因此除同立窯上部一樣要求襯磚有較高的耐壓強(qiáng)度和耐磨性外，還要求磚縫要砌密實(shí)防止跑風(fēng)。
界于上下部之間的立窯中部，既受到較大的料層壓力，又處于鍛燒反應(yīng)區(qū)，工作溫度很高內(nèi)襯表面可能被侵蝕軟化。物料的下降又對內(nèi)襯產(chǎn)生磨損。因此這中間部分對襯磚的要求是耐高溫而磨損耐高壓強(qiáng)耐侵蝕和體積穩(wěn)定。
對石灰立窯的窯襯以前一般采用耐火度在1700℃以上的普通粘土質(zhì)耐火磚。這種磚與強(qiáng)堿性的石灰接觸后侵蝕嚴(yán)重顯著地降低了耐磨性和抗沖擊性。
使用壽命短運(yùn)行周期短。目前多改用高鋁磚少數(shù)引進(jìn)設(shè)備已經(jīng)采用如鎂鉻磚等堿性耐火磚。含MgO在55%~70%的鎂鉻磚與高鋁磚比較可以使立窯的使用壽命提高2~3倍。但是耐火磚價(jià)格高，是一般常用耐火材料的五倍，生產(chǎn)廠難以接受。此外，堿性磚特別是免燒結(jié)堿性磚的耐磨性不好加上石灰燒成溫度高很難發(fā)揮免燒結(jié)堿性磚的特性制約了它的推廣使用。
石灰生產(chǎn)過程中的鍛燒反應(yīng)溫度一般控制在1100℃到1200℃，其中氣體介質(zhì)溫度在1350℃左右，溫度要求并不很高。窯襯材料不論是選用粘土耐火磚，還是選用高鋁耐火磚，從耐火度角度來看都是可以的。造成耐火磚熔蝕的問題是石灰生產(chǎn)過程中伴隨的多種礦物如、、以及硫磷等與石灰石一起發(fā)生反應(yīng)使共熔溫度降低到1200℃左右從而形成熔融體對耐火磚產(chǎn)生侵蝕。
我們采用磷酸鹽結(jié)合高鋁磚來取代窯襯的常用材料在石火窯的生產(chǎn)應(yīng)用中取得了較為明顯的效果。
磷酸鹽結(jié)合高鋁磚雖然與粘土質(zhì)耐火磚及高鋁質(zhì)耐火磚一樣同屬于中性耐火材料但是因?yàn)樗闹旅芏雀邿嵴鸱€(wěn)定性好和一定的冷壓強(qiáng)度等使它具有較好的抗堿性和較高的耐磨性。而且它的造價(jià)只是粘土質(zhì)耐火磚的一倍以內(nèi)與普通高鋁磚相差不多。
在石灰生產(chǎn)中磷酸鹽結(jié)合高鋁磚是一種廉價(jià)優(yōu)質(zhì)的耐火材料完全可以替代常用材料而被廣泛采用。
2 窯襯砌筑工藝
? ? 改造立窯的砌筑襯磚一般采用標(biāo)準(zhǔn)耐火磚或異型耐火磚等定型耐火磚規(guī)格小磚縫多整體性差容易造成竄火現(xiàn)象而嚴(yán)重影響使用壽命。
江南一家碳酸鈣廠的新窯在點(diǎn)火升溫后不到四個(gè)月的生產(chǎn)窯襯被磚縫竄火燒塌出二個(gè)大洞。窯火竄到窯殼外面而被迫停產(chǎn)檢修。這是窯襯砌筑工藝不合理造成的。
我們提出采用大砌塊磚型砌筑。按照立窯爐膛幾何形狀合理選擇襯磚的幾何尺寸簡化磚型盡量達(dá)到機(jī)械制坯的工藝要求。對冷卻帶下段的弧線部分則采用耐熱混凝土整體澆注的做法避免磚縫跑風(fēng)。這樣的砌筑改造后一定程度上提高了立窯的整體性和耐磨性。
有一些廠家對石灰立窯的整個(gè)窯襯采用耐熱混凝土整體澆注制作雖然在使用壽命和降低熱耗方面有所改善但是由于采用不定形耐火材料整體澆注的窯襯造價(jià)高施工困難，養(yǎng)護(hù)及烘窯工作量大我們認(rèn)為并不是最佳做法。
通過對窯襯的改造一是簡化了磚型;減少了規(guī)格提高了整體性二是提高了窯襯的耐磨性和抗堿性增加了強(qiáng)度三是大大延長了石灰窯的連續(xù)使用壽命降低了噸石灰的耐火材料消耗量。
我們在浙北一家輕質(zhì)碳酸鈣廠幫助改造窯襯后由于工人生產(chǎn)操作間題發(fā)生過一次窯內(nèi)結(jié)大瘤事故。
采取卸窯沖水急冷處理后的窯襯內(nèi)表面仍舊完好無損。這是因?yàn)榱姿猁}結(jié)合高鋁磚有較好的熱震穩(wěn)定性。
磷酸鹽結(jié)合高鋁磚作為石灰立窯的襯磚是理想的加上合理的磚型和嚴(yán)格的砌筑土藝能夠延長窯襯的連續(xù)使用壽命降低產(chǎn)品的綜合消耗指標(biāo)增強(qiáng)產(chǎn)品市場竟?fàn)幠芰χ档猛茝V應(yīng)用。
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