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水泥窑用耐火材料采用哪种品位的铝矾土效果最好?

2022-03-01 00:10 已有 人浏览 小编

为缓解我国当前高铝资源供需紧张的矛盾,专家学者经多年探索研究发现发展均质料是一种最优途径。60、70、80均质料具有化学组成均一、结构均一、性能稳定等优点,主晶相为莫来石,线性变化小,微观上晶体相互穿插,使之具有优良的高温强度,同时又具有一定柔韧性等特点,广泛应用于干法水泥窑窑门罩、篦冷机、三次风管、分解炉以及其他陶瓷、石化等热工窑炉的相关部位。由于均质料的生产能够消耗大量的碎矿、尾矿和低品位矿石,得到国家的大力支持,因此,近几年我国均质料的研究和应用得到较快的发展,初步形成了较为系统的产品体系。


水泥窑用耐火材料采用哪种品位的铝矾土效果最好?(图1)

作者利用山西地区的中低品位铝矾土合成了氧化铝含量(w)在50%-90%的系列矾土基均质料。在本工作中主要探讨氧化铝含量(w)为60%、70%和80%的均质料在水泥窑用浇注料中的应用。


1、试验


试验研究了80均质料在水泥窑用高耐磨抗侵蚀浇注料中的应用。80均质料颗粒与细粉分别占58%和42%(质量分数),该浇注料水泥比例为6%。


试验也研究了70均质料在水泥窑用莫来石高强防爆浇注料中的应用。70均质颗粒与细粉分别占66%和34%(质量分数),该浇注料水泥比例为4%,为低水泥浇注料。


试验还研究了60均质料在水泥窑用耐磨捣打涂抹料中的应用。60均质颗粒与细粉各占50%(质量分数),该捣打料的水泥比例为10%。


以上试验分别按配比称量、加水、搅拌、成型,硬化后试样脱模,湿养护24h,试块尺寸为40mm×40mm×160mm,分别经110℃24h烘干、1100℃3h热处理后测试其常温强度等性能。耐磨试块的尺寸为100mm×100mm×30mm,经1100℃3h(捣打料为540℃3h)热处理后采用GB/T18301耐火材料常温耐磨性试验方法测试试样工作面的耐磨性能。水冷热震试块的尺寸为230mm×114mm×65mm,经1100℃3h热处理后采用YB/T2206.2耐火浇注料抗热震性试验方法(水急冷法)检验试样的抗热震性能。试验采用的各品位矾土基均质料的物理性能如表1所示。


水泥窑用耐火材料采用哪种品位的铝矾土效果最好?(图2)

表1各品位均质料的物理性能


2结果分析与讨论


2.1各式样常规物理性能


以上试验加水量(w)均在6%~7%之间,浇注料流动性能优异,捣打料施工性能好。表2为各品位均质料试样常规物理性能。


水泥窑用耐火材料采用哪种品位的铝矾土效果最好?(图3)

表2各式样常规物理性能


以上试验数据显示,各品位均质料试样的体积密度、常温强度以及烧后线变化率均能满足行业指标。均质料添加到耐火材料中与其他耐火原料高温烧成后结合比较紧密,特别是添加≤1mm的颗粒和≤0.088mm的细粉的耐火材料烧结性能好,因此强度较高,且均质料结构均一,性能稳定,是一种比较容易控制应用的耐火原料。


2.2抗热震性和耐磨性


70巩土基均质料应用在水泥窑用莫来石高强防爆浇注料中,检测该浇注料的水冷热震性能,其结果为超过15次。氧化铝含量70%(w)左右是烧结矾土中莫来石的理论铝含量,而莫来石良好的热震性能众所周知,该试验很好的验证了这一性能。图1为使用70均质料为原料的莫来石高强防爆浇注料的经过15次的水冷热震图片,图片显示,经15次的水冷热震后,试样仍完好无损,表明试样的抗热震性能优异。


水泥窑用耐火材料采用哪种品位的铝矾土效果最好?(图4)

图1  70均质矾土浇注料15次的水冷热震后照片


80矾土基均质料应用在水泥窑用高耐磨抗侵蚀浇注料中,1100℃热处理后的耐磨值为4.0cm3(企业指标值为≤4.5cm3),耐碱等级为一级(如图2所示)。60矾土基均质料应用在水泥窑用耐磨捣打涂抹料中,540℃热处理后的耐磨值为5.9cm3(企业指标值为<6.5cm3),其磨后照片如图3所示。由图2可以看出,80均质浇注料经碱侵蚀后试样未出现裂纹,耐碱等级为一级,因水泥窑中碱性环境较常见,因此测试这项性能有实际意义。由图3可以看出,60捣打料的耐磨性能较好,从磨损的界面来看,基质与骨料同时被磨损,两者的结合较紧密,且该试块仅经过540℃的热处理,在试样未经高温烧结的情况下能表现出如此好的耐磨件较为难得。


水泥窑用耐火材料采用哪种品位的铝矾土效果最好?(图5)

图2 80均质浇注料耐碱图片


水泥窑用耐火材料采用哪种品位的铝矾土效果最好?(图6)

图3 60均质捣打料磨后图片


3种品位的耐火材料耐磨性能是80均质浇注料最好,70均质浇注料居中,60捣打耐磨料稍差些,但其体积密度较低,同样体积的耐火材料,用量少,可减轻构建重量,较经济实惠,可在磨损要求不那么苛刻的部位使用。


3结论


(1)80均质浇注料的耐磨值≤4.5cm3,且耐碱等级为一级,可用于水泥窑内温度较高,磨损条件较苛刻或者有碱侵蚀的部位,如三次风管弯头、风阀、篦冷机矮墙和喉部、窑门罩顶盖等部位;


(2)70均质浇注料强度较高,热震性超过15次(1100℃水冷),可应用于窑门罩、篦冷机、分解炉等部位;


(3)60均质浇注料耐磨值≤6.5cm3,可应用于余热发电设备及易磨损的部位。

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