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水泥窯用的不定形耐火材料

不定形 耐火材料 主要用于新型干法水泥窑内形状不规则或窑体发生变形的部位,如预热系统、窑尾、窑头、喷煤嘴、三次风管、冷却机及余热发电等。不定形耐火材料品种繁多,性能差别显著,施工、维护对使用寿命影响极大。为了提高水泥窑的运转率,耐火材料工程师

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作者admin 浏览 发布时间 2019-05-22 13:27

水泥窯用的不定形耐火材料

不定形耐火材料主要用于新型幹法水泥窯內形狀不規則或窯體發生變形的部位,如預熱系統、窯尾、窯頭、噴煤嘴、三次風管、冷卻機及余熱發電等。不定形耐火材料品種繁多,性能差別顯著,施工、維護對使用壽命影響極大。爲了提高水泥窯的運轉率,耐火材料工程師需要熟悉各種不定形耐火材料的性能,掌握在不同條件下選擇、使用這些材料的方法。
不定形耐火材料的關鍵有三點
其一,結合方式;
其二,升溫後膠結物內部、膠結物和被膠結物之間、被膠結耐火原料之間錯綜複雜的反應;
其三,不定形耐火材料與窯料、窯氣、錨固件、窯體之間更加複雜的物理化學作用。
結合是不定形耐火材料的基質之間,基質和骨料之間産生粘接而具有抵抗外力作用而不破壞的能力。一般情況下,不定形耐火材料的結合分爲水泥結合、化學結合、凝聚結合三種方式。
狹義上,水泥指鋁酸鈣水泥。水泥結合是依靠水泥水化産生的結合。水化是固態物質和水反應,形成固態含水物質的化學反應。
水泥結合
水泥結合包括下述三种类型:
①水泥水化産物之間直接發生物理化學作用産生的結合;
②水化産物和高活性物質(如矽溶膠)反應産生的結合;
③水化産物和矽灰、鍛燒高嶺土微粉、煅燒氧化鋁微粉等具有火山灰活性物質的表面發生物理化學作用産生的結合。
化學結合
化學結合是依靠结合剂发生化学反应产生的结合。但是,这些化学反应不包括可水化物质与水的反应,至少不以水化为主,否则,就应归类于水化结合。一般情况下,常见的化學結合有下述三种类型:
①結合劑和耐火材料反應産生的結合;
②结合剂和硬化剂反應産生的結合;
③以上兩種方式複合産生的結合。
例如,水玻璃結合既可以由結合劑和耐火材料反應産生(水玻璃鎂磚),也可以由結合劑和硬化劑反應産生(水玻璃+氟矽酸鈉)。磷酸鹽結合既可以由結合劑和耐火材料反應産生(磷酸鹽磚),也可以由複合結合産生(由磷酸作結合劑,水泥作促凝劑制作的磷酸鹽結合不定形耐火材料)。
凝聚結合
凝聚結合指由微粉凝聚产生的结合。凝聚結合有下述两个关键:
①實現微粉由分散到凝聚的轉變,這就需要遲效硬化劑;
②增大固相体积,减少液相体积,减少气孔率和提高微粉间的粘接力。这样就或多或少地与水泥結合有些关联。
广义上说,水泥是能发生水化反应,进而通过直接和间接的物理化学作用产生结合或强度的粉状物质。例如,鋁酸钡Ba0•Al203是一种特种耐火水泥。再如,ρ-AUOs也是一种特种耐火水泥。还有Mg0-Si02-H20结合被认为是凝聚結合。但是,这种结合需要利用MgO的水化改变液相的性质产生凝结,利用MgO的水化物和硅灰表面发生作用产生硬化,还需要MgO和硅灰在升温过程中发生物理化学反应形成M2S等物质产生结合。所以,本质上MgO-SiO2-H2O结合也属于水泥結合。
升温中,不定形耐火材料中发生一系列十分复杂的物理化学反应。常见的物理化学反应以超低水泥結合耐火澆注料为例有下述:
①脫去遊離水;
②水化物脫去結合水;
③水化物的轉變;
④脫水水化物和矽灰的反應;
⑤矽灰和氧化鋁微粉的反應;
⑥在莫來石的晶核的作用下,從中間相中形成莫來石晶體;
⑦形成發育良好的莫來石、鈣長石新生結合相。
使用中,超低水泥澆注料承受十分複雜的工作負荷,逐漸變質、損壞,造成的原因有以下幾種:
一是高溫窯氣對耐火材料的輻射、對流傳熱;
二是灼熱窯料産生的沖擊、磨損;
三是窯料中CaO等産生的侵蝕;
四是窯氣中K2O等揮發性組分侵入、凝聚和侵蝕耐火材料;
五是窯溫變化産生的熱震破壞;
六是因溫度、熱膨脹系數的不同,不定形耐火材料、錨固件和窯體間産生很大應力,致使窯襯損壞或錨固件被拔出;
七是錨固件受到氧化、腐蝕破壞,致使襯料垮落。
外人看來,不定形耐火材料似乎簡單。實際上,不定形耐火材料是一種高度非均質、多層次的複合材料。制造中,不定形耐火材料微觀結構形成、發展,産生結合的原理相當複雜。使用中,不定形耐火材料如何抵抗高溫、侵蝕、熱震、機械應力的破壞而獲得更長使用壽命的問題更加精深。因此,要選好、用好不定形耐火材料並不容易。首先,要熟悉各種不定形耐火材料的特性;其次,要弄清使用部位的主要損壞機理;再者,揚長避短地選擇和使用適宜的耐火材料;最後,仔細觀察使用結果,深入分析後,找出存在問題和提出解決方案。總之,既要精通耐火材料的理論,又要解決實際問題,特別要解決一些業內長期不解的難題,或者要有一些新的發明,才能在耐火材料學界具有立足之地。 
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