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探讨碳化硅浇注料研发的过程

由于大型水泥回转窑喂料室部分所用耐火材料受来自窑料和窑气渗入浇注料的内的碱化物等的侵蚀,加上因堵塞而不得不用高压水枪进行冲击等苛刻的的工作条件,导致了喂料室用耐火材料的严重剥落。目前,国内在该部位往往选用耐碱浇注料、高铝浇注料。由于高铝质高强型耐火浇注料耐碱性能优越,但高温抗折强度较低,耐冲刷性能较差,均不能称为该部位的首选耐火材料。因而具有优异的耐碱性能、耐磨性能、不结皮、不堵塞、抗热震性的喂料室用耐火材料的开发运用,是关系到大型水泥回转窑正常运转的因素之一。而碳化硅浇注料的成功研制解决了这一问题。

1. SiC#浇注料的性能

1.1 SiC#浇注料的技术指标(表1)

表1 SiC#浇注料的技术指标

1.1 防堵性能

在预分解窑和预热器窑中,有害成分如碱、硫、氯的反复蒸发和凝聚,会导致其富集。与原始生料相比,在最热一级的预热器中物料的R2O、SO3和Cl-分别增加5、3~5和80~100倍。在相应部位的窑气中这些有害物质的浓度也大大增加。故在上升烟道、喂料斜坡等部位,即在所有800~1200℃的部位,窑料中形成2C2S·CaCO3、2C2S·CaSO4、2CaSO4·K2SO4、KCl和二次CaSO4等形成结皮的特征矿物,裹带其余窑料在衬里易发生结皮堵塞,使物料运行受阻。要想出去这些堆积物,除了需要使用机械手段,如水力喷射、压缩空气以外还要消耗一定的人力。此外,这些消除活动还可能造成衬里的损坏,从而使堆积更严重,衬里寿命受到影响。

SiC60#浇注料的使用,可有效地防止或大大地减轻碱性化合物的堆积。此衬料的价值就在于它可节省人力、物力,减少由于工厂停窑而造成的熟料产量的减少。此外,其寿命比常用的耐碱砖、耐碱浇注料长。

抗侵蚀性能对比

由于受来自窑料和窑气渗入砖内的碱化物等的侵蚀,形成膨胀性的钾霞石、白榴石、使得上升烟道下部、喂料斜坡遭受碱蚀和吹扫的综合破坏,导致该部位内衬使用耐碱或耐碱浇注料的寿命仍只1~3年。

现将SiC60#浇注料与耐碱浇注料利用TV法进行高温下抗侵蚀试剂侵蚀性的比较试验。

将SiC60#浇注料、普通耐碱浇注料制成70mm×70mm×70mm的立方体试块。与一个面的中心处钻取一个直径为25mm,深30mm的圆柱孔,试样呈坩埚状。用同材质的尺寸为10mm×70mm×70mm的盖板一块,与相应的坩埚配套,坩埚与盖板在电热干燥箱内,于110±5℃烘至恒温。

称取化学纯的无水碳酸钾粉末8.0g,加入坩埚中,盖严盖板,在1100℃×6h抗K2CO3侵蚀试验。侵蚀试验结果的剖面状态见图1。

从图1可知,耐碱性能:SiC60#浇注料大于普通耐碱浇注料。

SiC60#浇注料具有较好的抗侵蚀性的主要原因是通过控制Al2O3含量,有效地降低其气孔率,同时使用了纯度和致密度较高的SiC为主要骨料。

抗热震稳定性

以水冷却介质进行的速热—淬冷法热震稳定性试验,结果表明:SiC60#浇注料经1100℃—热循环20次以后,试样的表面无较大裂纹,优于普通耐碱浇注料。热震试验结果的外观状态见图2。

强度

SiC#浇注料,由于超细微粉、复合外加剂的加入,使施工用水量减少,经110℃烘干,其强度能大幅度地提高,随着煅烧温度的提高,浇注料的烧结程度也随之提高。经检测,抗折强度110℃×3h为20.7MPa,提高了48%。而普通耐碱浇注料由于用625号高铝水泥为结合剂进行配置,110℃烘干后的抗折强度为7.0MPa,1000℃烧后的抗折强度为3.3MPa,中温强度反而下降近50%,而且绝对值偏低。

由此可见,在工作温度800~1200℃时,喂料室所用的SiC60#浇注料抗冲刷性能、耐磨性能比耐磨浇注料更为优异。

结束语

(1)SiC60#浇注料与普通耐碱浇注料相比,具有更好的抗碱性,高温处理后的抗折强度较高,其耐磨性、耐冲刷性能、抗热震性能、防堵料性能都极其优越,且合算下来更为经济。

(2)SiC60#浇注料已在国内两家大型水泥回转窑上进行了使用。结果表明:该浇注料施工性能好,施工质量稳定,施工简单,可大大缩短施工周期,节省人力、时间和费用。在使用过程中,墙体质量可靠,高温强度较高,使用寿命长,没有出现爆裂、剥落等不良现象。

(3)SiC60#浇注料已成功地运用于上升烟道下部、喂料斜坡,今后还将继续拓宽使用部位,可望用于最热两级预热器、分解炉、篦式冷却机侧墙。

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