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氧化鋁熟料窯用耐火材料的損毀及改進措施

發布日期: 2019-11-21 11:23:58    閱讀量(223)    作者:張紅

在氧化鋁的實際生產過程中,燒成的關鍵設備是用來將生料燒結成熟料的氧化鋁熟料回轉窯,簡稱熟料窯。要保持企業穩產、高產的首要條件,就是要保證和延長熟料窯的運轉周期,避免停窯和較長的停窯時間。在實際生產中,窯襯用耐火材料的好壞是影響熟料窯安全運轉周期的重要因素,避免及減緩窯襯損毀,是延長熟料窯運轉周期的關鍵。經過分析得出,窯襯用耐火材料的損毀機理主要有以下幾種:

1、堿侵蝕

氧化鋁熟料窯內的料漿中,混配有相當數量的CaCO?、Na?CO?等堿性物質,它們在高溫下浸泡或附著在內襯表面,并滲人其中,除自身發生化學變化外,還可能與內襯發生反應,沿斷面方向形成兩種成分的組織,破壞了原襯體的組織結構,從而降低了內襯強度。當物料溫度或成分變化較大時,兩相分離,襯體產生剝落。經過對剝離塊和殘磚、原磚進行巖相組織分析比較,很容易證明這一點。由預熱帶、分解帶的堿存在狀態可知,這兩個工作帶受堿侵蝕作用最為劇烈,但此階段的物料本身強度低,內襯受沖擊作用損毀和磨擦磨損較小,所以這兩個工作帶的損毀主要是堿侵蝕。

2、工藝損毀

(1)窯皮是燒成帶內襯的保護層,穩定地保持窯的熱工制度,維護好窯皮,是保證熟料窯穩產、高產的先決條件。掛窯皮時,窯皮要與內襯表面熔融附著,否則會對內襯工作面產生燒損,但窯皮掛好后,只要料漿中的鋁硅比穩定,波動小,物料燒成溫度恒定,窯皮堅固,這樣就能大大減少內襯磨損。當物料中鋁硅比較大時,物料燒成溫度要求提高,這樣在熟料被燒成的同時,窯皮也被燒熔,隨同物料進入流程,這時,內襯工作面在高溫下直接受到料團的沖刷、磨擦,磨損量較大。為了保護內襯,不得不重復掛窯皮的操作,所以,鋁硅比多次波動時,窯皮損壞,內襯受損。

(2)火焰長度和噴煤咀位置有偏差時,會使物料燒結效率降低,窯皮及內襯受高溫沖刷作用加強,也將導致內襯壽命縮短。

(3)在燒成帶掛窯皮的同時,與之相鄰的前分解帶內襯上也會附著一層比燒成帶薄的窯皮,稱之為副窯皮。一般來說副窯皮對內襯也有保護作用,但這層窯皮多為中間化合物低溫共晶熔體,易附著。在還原性氣氛和窯內溫度波動時,這層窯皮也易脫落,在還原性氣氛和窯內溫度波動時,這層窯皮也易脫落,并粘帶著內襯表層,使內襯受損,所以,這段襯要有足夠的強度和抗侵蝕性。

3、機械損毀

窯系統各部分檢修時不同步,引起多次停窯,使內襯常處于急冷急熱狀態,而產生了裂紋,直至滲料進堿進氣,從而剝落。停窯檢查發現個別區段內襯有被擠壓、拉斜至于破碎、掉塊的現象,屬窯體受扭曲所至,說明窯動轉不同心,窯線不正。另外大齒圈位置機械故障引起震動,使該位置內襯不穩定,產生松散從而掉磚。冷卻帶材質損毀的主要原因是,此段物料已具有較高的強度和較大的塊度,直接磨損或砸擊內襯,普通粘土磚強度低,不耐磨,在短時間內均勻變薄,壽命短。

4、內襯砌筑質量差導致的損毀

窯內襯砌筑質量的好壞,同樣影響內襯的壽命,而且,當內襯質量有缺陷掛窯皮又不能一次成功時,將直接導致窯殼被燒紅而停產。曾經因內襯砌筑質量而導致停產的直接情況主要有兩種,一是掉磚;二是環縫損毀。

根據對窯襯用耐火材料損毀原因的分析,可相應做以下應對措施:

(1)掉磚。當回轉窯運轉過程時,內襯中整塊磚拔出或脫落而引起的紅窯稱為掉磚,一般在內襯施工交工后不久就會發生,究其原因無不與內襯砌筑質量差有直接關系。一是用磚不合適且泥漿不飽滿。所掉磚的尺寸過小或與周圍磚的尺寸不匹配,加之泥漿不飽滿,致使磚松動而脫落;二是砌筑時出現錯臺現象,磚的擺放與窯皮不垂直,工作面的灰縫大底部灰縫小,壓失去軸向作用力而脫落;三是鎖口磚砌筑不嚴實,多是因為鎖口磚加工粗糙不能滿足要求且灰縫過大所至。

(2)環縫損毀。窯運轉一段時間后,相鄰兩環磚之間的環縫變寬或環縫處砌體損毀,環縫外沒有了內襯的保護而導致紅窯停產。這主要是因為環縫留設不平整所至,當環縫所在面為傾斜的橢圓,與窯軸線不垂直時就會造成運轉后環縫變寬;當環縫留設參差不齊有臺階時,在運轉中就會發生臺階處受力不均而損毀。

(1)改善材質,研制配套用耐火材料。根據熟料回轉窯各個工作帶工況條件的不同,有針對性的配置不同的抗損毀耐火材料,并需要考慮到各個工作帶內襯壽命的基本匹配問題,減少停窯檢修次數,使各個工作帶內襯達到即有獨立的抗損毀性又有相匹配周期的目的。比如預熱帶內襯材料選用化學穩定性好、耐堿侵蝕性強的低堿高硅質的葉蠟石耐火磚;燒成帶選用抗剝落高鋁磚,可在高鋁磚中添加“三石”原料,使制品中形成較多穩定的莫來石相。

(2)改進操作工藝

為了形成堅固的窯皮,并保持其穩定性,避免料漿鋁硅比波動時重復掛窯皮的損毀,可單獨增加一條輸送高鋁硅比物料的管道,供掛窯皮時專用,這樣形成的窯皮就不會因燒成溫度提高而被燒損,能穩定地保護內襯。

(3)改善機械狀況

窯線正、直與否也直接影響到內襯材料的壽命,由于回轉窯長達100多米,所以窯線不正時,窯體所受機械扭距較大,嚴重時引起筒體變形甚至開裂,從而使內襯失去附著而坍塌,所以在內襯砌筑后,必須用較先進的手段找正窯線,并維修好其它機械部分,使窯綜合維修保養后,再啟動運轉,這樣就可以減少頻繁停車對內襯抗熱震性的影響。

(4)提高內襯砌筑質量

針對內襯砌筑的質量問題,需要在砌筑前制定內襯砌筑施工的詳細規程,比如將同規格磚按誤差范圍大小分為ABC三類,砌筑時同一環要求使用同一類型的磚,不得混用;在每環磚砌筑之前,要先測量放線,控制好鋪底位置并畫出環縫線,同時要求砌筑時層層拉線,保證前后口灰縫尺寸;鎖口磚不得采用手工加工,必須逐塊測量后用切磚機加工。

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