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水泥窯用耐火材料品種，隨著水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)步，從單一品種發(fā)展為多品種，一般可分為硅鋁質(zhì)磚、堿性磚、隔熱耐火材料、耐火澆注料和各種火泥。隨著新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展及環(huán)境保護(hù)的日益嚴(yán)格要求，對(duì)預(yù)分解窯全窯系統(tǒng)的耐火磚、隔熱材料、澆注料及其錨固件等都提出許多新的要求，推動(dòng)了耐火材料工業(yè)的技術(shù)發(fā)展。如：窯徑增大使窯襯內(nèi)單位熱負(fù)荷增加；窯速增快，使窯內(nèi)襯熱震應(yīng)力增大；高質(zhì)量熟料硅酸鹽礦物增多，煅燒溫度提高，窯內(nèi)襯料易受過(guò)熱損壞和熔蝕。鎂鉻磚窯內(nèi)使用時(shí)，在堿(或硫)的作用下，穩(wěn)定的3價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為氧化能力極強(qiáng)的6價(jià)鉻，污染水源，對(duì)人體造成傷害，國(guó)內(nèi)外環(huán)保部門(mén)已提出限制生產(chǎn)和使用。鑒于以上狀況，20世紀(jì)90年代以來(lái)，耐火材料工業(yè)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，已推出許多環(huán)保性能兼?zhèn)涞男滦彤a(chǎn)品，逐步使用如尖晶石鎂磚、白云石磚、高溫硅酸鹽鈣板、抗結(jié)皮SiC澆注料等，以滿足新型干法生產(chǎn)和環(huán)保的需求。? ???
1硅鋁質(zhì)磚
?(1)粘土磚?
又稱粘土質(zhì)隔熱磚，由耐火粘土制成，氧化鋁含量在30％一48％的硅酸鋁質(zhì)耐火制品，是最普通的耐火材料。
粘土磚的特點(diǎn)是：耐磨性好，導(dǎo)熱系數(shù)小，熱脹冷縮性小，因此熱震穩(wěn)定性好，但耐高溫耐化學(xué)侵蝕性差，一般使用在回轉(zhuǎn)窯的干燥帶、預(yù)熱帶、分解帶及冷卻機(jī)內(nèi)。近年來(lái)，許多國(guó)家研制了特種粘土磚，以使其保持抗堿侵蝕的前提下，提高其耐火度。
(2)高鋁磚
高鋁磚為氧化鋁含量在48％以上的硅酸鋁質(zhì)耐火材料，通常分為三類：
一級(jí)高鋁磚：A12O3含量＞75％；
二級(jí)高鋁磚：A12O3含量60％一75％；
三級(jí)高鋁磚：A12O3含量48％一60％。
隨著氧化鋁含量的增加，高鋁磚中的主要晶相莫來(lái)石和剛玉的數(shù)量增加，玻璃相相應(yīng)減少，制品的耐火性則隨之提高。
高鋁磚與粘土磚相比，耐火度高，荷重軟化溫度高，抗剝落性、導(dǎo)熱性、機(jī)械強(qiáng)度、抗化學(xué)侵蝕性都比較好，可用于回轉(zhuǎn)窯過(guò)渡帶后部、冷卻帶及冷卻機(jī)內(nèi)。近年來(lái)，許多國(guó)家研制了剛玉磚、耐熱震高鋁磚及高強(qiáng)高鋁磚等新品種，主要在于降低顯氣孔率，提高抗液相侵蝕、堿鹽侵蝕和耐磨蝕能力。
①磷酸鹽結(jié)合高鋁磚和磷酸鋁結(jié)合高鋁質(zhì)耐磨磚
磷酸鹽結(jié)合高鋁磚(簡(jiǎn)稱磷酸鹽磚，牌號(hào)為P)，是以濃度42.5％一50％的磷酸溶液作為結(jié)合劑，集料采用回轉(zhuǎn)窯
磷酸鋁結(jié)合高鋁質(zhì)耐磨磚(簡(jiǎn)稱耐磨磚，牌號(hào)為PA)是以工業(yè)磷酸、工業(yè)氫氧化鋁配成磷酸鋁溶液作為結(jié)合劑，其摩爾比為A12O3：P2O5=1：3.2，采用的集料與磷酸鹽磚相同。在磚的使用過(guò)程中，同磷酸鹽磚一樣形成方石英型正磷酸鋁為主的結(jié)合劑。
兩種耐火磚雖然都是使用相同集料，機(jī)壓成型，經(jīng)
抗剝落高鋁磚是由高鋁礬土熟料和鋯英石為原料，按一定配比，加壓成型，經(jīng)
③化學(xué)結(jié)合高鋁磚
化學(xué)結(jié)合高鋁磚主要原料為高鋁礬土熟料，選人多種添加物，加壓成型，再經(jīng)干燥、熱處理即成?；瘜W(xué)結(jié)合高鋁磚的特性為強(qiáng)度高、荷軟高和抗熱震穩(wěn)定性好。
2? 耐堿磚
在預(yù)熱器窯、窯外分解窯和立波爾窯生產(chǎn)水泥熟料時(shí)，由于原料和燃料中鉀、鈉、氯、硫生成堿的硫酸鹽和氯化物等組分的揮發(fā)凝聚，反復(fù)循環(huán)，導(dǎo)致在窯料中這些組分的富集，使預(yù)熱器內(nèi)的窯料和窯氣中R2O、A12O3和Cl－含量大增，對(duì)普通粘土磚、高鋁磚侵蝕嚴(yán)重。堿化合物的侵蝕，形成膨脹性鉀霞石、白榴石等，使粘土磚、高鋁磚破裂損壞，所以在預(yù)熱器等堿侵蝕嚴(yán)重部位必須采用耐堿磚。耐堿磚中A12O3的含量，必須嚴(yán)格控制在30％左右。大型水泥窯窯筒的人料區(qū)段，表面散熱損失大，而且對(duì)襯磚的要求具有良好的耐堿性，故采用耐堿隔熱磚。耐堿隔熱磚是利用半硅質(zhì)原料，以化學(xué)結(jié)合不燒工藝生產(chǎn)而得，它具有高強(qiáng)、隔熱效果好和抗堿侵蝕能力強(qiáng)的特性。
耐堿粘土磚由于在水泥窯中用于不同部位，各個(gè)部位要求不同的理化性能，因此，它分為普通型、高強(qiáng)型、拱頂型和隔熱型四種。
3碳化硅磚
碳化硅質(zhì)制品是以碳化硅(SiC)為主要原料，加入不同的結(jié)合劑制得的耐火材料。碳化硅的高溫強(qiáng)度大，導(dǎo)熱率高，熱膨脹系數(shù)小，熱震穩(wěn)定性好，還具有極好的耐磨性和耐蝕性，是非常好的窯爐材料。
4堿性磚
水泥回轉(zhuǎn)窯所用的堿性磚品種有普通鎂鉻磚、半直接結(jié)合鎂鉻磚、化學(xué)結(jié)合不燒鎂磚、尖晶石鎂磚、白云石磚、鎂鋯磚等。堿性磚主要用于水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶、過(guò)渡帶，具有較高的荷重軟化溫度，在高溫下體積比較穩(wěn)定；又由于它的化學(xué)性質(zhì)呈堿性，所以抗水泥熟料的侵蝕能力較強(qiáng)。其缺點(diǎn)是對(duì)溫度的急變比較敏感，抗熱震穩(wěn)定性較差，但水泥窯燒成帶在正常情況下均掛有200—
(1)普通鎂鉻磚、半直接結(jié)合鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚
在燒成帶，窯襯要受熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、化學(xué)侵蝕三個(gè)條件的破壞，因此該帶的窯襯要求比較嚴(yán)格。鎂鉻磚具有耐火度高、抗堿性化學(xué)侵蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，在水泥窯燒成帶等部位廣泛使用。
普通鎂鉻磚、半直接結(jié)合鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚三種磚的原料均為菱鎂礦石和鉻鐵礦，將它們按適當(dāng)比例配制成配合料，經(jīng)過(guò)壓制干燥后，在高溫下煅燒而成。鎂鉻磚含MgO 55％一80%，當(dāng)Cr2O3含量≥8％稱鎂鉻磚，當(dāng)Cr2O3含量≥20％稱鉻鎂磚。
普通鎂鉻磚燒成溫度為
普通鎂鉻磚對(duì)堿性渣的抵抗能力強(qiáng)，荷重軟化點(diǎn)高，高溫下體積穩(wěn)定性好，在
在大型窯內(nèi)，窯溫在
(2)化學(xué)結(jié)合不燒鎂鉻磚
化學(xué)結(jié)合不燒鎂鉻磚，不需高溫?zé)Y(jié)，而是采用化學(xué)結(jié)合劑，只需經(jīng)150—
該產(chǎn)品為20世紀(jì)70年代研制，曾在小型回轉(zhuǎn)窯使用，在大、中型新型干法窯上沒(méi)有使用。
(3)尖晶石鎂磚??? ????
尖晶石鎂磚又稱鎂鋁尖晶石磚，這種產(chǎn)品出現(xiàn)較早，但早期產(chǎn)品因?qū)釕?yīng)力敏感性強(qiáng)，抗鹽侵蝕能力不足，以及掛窯皮性能差等缺點(diǎn)，一直未能在水泥窯上大量應(yīng)用。
20世紀(jì)80年代以后，由于鉻公害以及燃煤燃燒和原料性能的影響，出現(xiàn)了以反應(yīng)尖晶石砂和鎂砂為基本原料制成的磚，由于具有比鎂鉻磚優(yōu)良的熱機(jī)械性能和抗熱化學(xué)侵蝕能力，以及具有無(wú)鉻化的特點(diǎn)，從20世紀(jì)80年代起，在預(yù)分解窯的過(guò)渡帶上逐步取代鎂鉻磚。
尖晶石鎂磚的原料為尖晶石砂和優(yōu)質(zhì)鎂砂，尖晶石砂以菱鎂礦石、苦土粉和工業(yè)氧化鋁為原料，加壓成球，經(jīng)
從20世紀(jì)90年代起，為適應(yīng)不同的工況，出現(xiàn)了不同性能的尖晶石磚，如增加粗顆粒級(jí)配，進(jìn)一步提高抗化學(xué)侵蝕，適應(yīng)于燃燒工業(yè)廢渣的尖晶石磚；為解決尖晶石磚不易結(jié)窯皮、導(dǎo)熱系數(shù)高的特點(diǎn)，適當(dāng)提高Fe2O3的含量，降低顯氣孔率，易于粘附窯皮的尖晶石鎂磚；為進(jìn)一步提高抗化學(xué)侵蝕和抗機(jī)械應(yīng)力，降低Fe2O3含量的新品種尖晶石鎂磚等，從而逐步擴(kuò)大使用范圍。
尖晶石磚的特性：
①抗熱震穩(wěn)定性好
尖晶石磚的主要礦物是鎂鋁尖晶石(Mg Al2O4)和方鎂石(MgO)。由于它們?cè)诟邷責(zé)上碌臒崤蛎浶圆灰恢拢斐杉饩w粒與方鎂石基質(zhì)之間產(chǎn)生有效分離，尖晶石顆粒被氣孔所包裹，當(dāng)磚受到應(yīng)力和溫度變化時(shí)，這些氣孔起到吸收能量和阻止磚開(kāi)裂作用。
②體積穩(wěn)定性強(qiáng)
水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣的氧含量一般控制在2％一3％，使全窯保持氧化氣氛?，F(xiàn)在水泥窯基本上均采用煤粉作燃料，窯中經(jīng)常會(huì)在局部地區(qū)出現(xiàn)不完全燃燒，存在過(guò)量的一氧化碳。由于氧含量的變化，鎂鉻磚中鐵的組分就會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，伴隨約20％體積收縮；反之，體積增大，如此反復(fù)循環(huán)，使磚體損壞。尖晶石磚中鐵的含量極少，基本上不存在體積變化效應(yīng)，因此它具有很強(qiáng)的體積穩(wěn)定性。
③耐高溫性能好
尖晶石磚中SiO2和Fe2O3雜質(zhì)極少，所以熔點(diǎn)低的硅酸鹽礦物和鐵鋁尖晶石、鎂鐵尖晶石很少。它的主礦物方鎂石(MgO熔點(diǎn)
④無(wú)鉻公害和抗化學(xué)侵蝕能力強(qiáng)
尖晶石中無(wú)氧化鉻，所以不會(huì)生成含6價(jià)鉻的鉻鹽公害。尖晶石磚中主要是方鎂石和鎂鋁尖晶石，硅酸鹽相很小，所以它們同堿的反應(yīng)很微弱，因此尖晶石磚具有很強(qiáng)的抗化學(xué)侵蝕性。
(4)白云石磚
20世紀(jì)70年代，西德、加拿大、美國(guó)等已將普通白云石磚廣泛用于水泥窯燒成帶。白云石磚的主要成分是方鎂石(MgO)，其成分與生料的成分比較接近，所以這種磚的掛窯皮性能比較好，也不會(huì)與物料發(fā)生反應(yīng)，具有高耐火性及體積安定性，但當(dāng)窯皮發(fā)生掉落時(shí)，窯磚也可能會(huì)有一部分與窯皮一起掉落。由于白云石砂中氧化鈣易于吸水，使磚體受潮，因此在存儲(chǔ)、運(yùn)輸過(guò)程中必須采取相應(yīng)措施加以保護(hù)。
20世紀(jì)90年代以來(lái)，白云石磚的性能有較大的改進(jìn)，如加入1％一3％的ZrO2顆粒，適當(dāng)降低顯氣孔率，以改善白云石磚抗熱震穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。為適應(yīng)煅燒工業(yè)廢料，出現(xiàn)了增加鎂鋯低氣孔率的白云石磚，不僅保持較好的結(jié)窯皮性能，還具有較高的抗硫、氯等有害物侵蝕能力。
(5)鎂鋯磚
鎂鋯磚是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的，90年代才應(yīng)用于預(yù)分解窯。工業(yè)廢燃料的應(yīng)用，增加了窯內(nèi)有害物的富集，若燃料中含硫量較高且過(guò)渡帶溫度超過(guò)
由于氧化鋯的熔點(diǎn)為
早期的鎂鋯磚存在著導(dǎo)熱系數(shù)高于尖晶石磚的特點(diǎn)，現(xiàn)在情況已有改善，含4％一7％ZrO2的鎂鋯磚，其導(dǎo)熱系數(shù)已低于尖晶石磚。
鎂鋯磚具有優(yōu)良的性能，可用在工況苛刻的窯內(nèi)。其發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步提高性能和在保持優(yōu)良性能的前提下，降低生產(chǎn)成本，便于推廣應(yīng)用。
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