方镁石复合尖晶石砖在短窑上的应用

我公司回转窑规格为φ3．962 m×42．672 m 2000们预分解窑，1 995年投产以来，烧成带大部分时间使用直接结合镁铬砖，投产初期和2002年出现红窑事故时烧成带也曾用过普通磷酸盐砖，其寿命周期只有20 d左右。而烧成带使用直接结合镁铬砖，其寿命周期从开始的60 d左右经过8年的时间到2002年上半年，也只有128 d。由于窑型短，烧成带火力相对集中，使用直接结合镁铬砖，2002年前窑衬耐火砖一直不能提高使用寿命，常常一年多次更换耐火砖，严重制约了生产。自2002年7月使用方镁石复合尖晶石砖后大大提高一g gI转窑耐火砖的使用寿命，为我公司回转窑提高运转率、保证生产的正常进行，奠定了良好的基础。

1使用方镁石复合尖晶石砖之前的情况   

(1)二次风温高。因回转窑为短窑，在生产过程中几乎没有冷却带，窑口基本一直挂有窑皮；二次风温在1 200℃以上，熟料煅烧温度也高，一旦火焰温度控制不好，在火点位置就会出现局部高温，将窑皮烧掉，然后补挂窑皮，再出现火焰温度控制不当又会使窑皮垮掉。这样的情况反复出现，使耐火砖受到热应力温度交变侵蚀，最后遭到破坏，特别是火点位置(即距窑口3～8 m的位置)。   

(2)窑的运转率低。窑的运转率不高主要是由于窑开停车频繁、投料止料次数多，经过频繁的冷窑和升温造成窑皮脱落，而耐火砖随窑皮的脱落而剥落，从而缩短耐火砖的使用寿命。   
 

(3)冷窑过快。直镁砖损坏的表观现象是炸裂剥落，首先是冷窑炸裂剥落。一般每冷一次窑炸裂剥落厚度达10～50 rain，并且是砖随窑皮剥落，所以，只要停车冷窑达到3～4次，窑火点位置的砖就得进行检修，否则就有可能出现红窑。而冷窑又分两种：一种是计划停车进行冷窑，这种情况下，考虑到耐火砖的特性，冷窑速率慢，窑砖剥落量也小；但停车冷窑往往是另一种情况，即因设备、工艺故障、事故停车，比如预热器堵塞、设备突然跳停等，这样，为了减小事故扩大化主动或被动提高冷窑速度，最终使窑皮脱落，并将砖的表层剥落，这时剥落的程度就比较厚，一般达30～50 iilin。这样的停车冷窑达到4～5次，窑的火点位置的砖就需要进行检修，否则就有可能出现红窑。   
 

(4)生料成分波动大。生料成分稳定与否关系到窑皮的稳定和好坏。自该生产线投产以来，由于入窑生料成分不稳、波动大，曾多次掉窑皮，严重的两次是整个窑的窑皮掉光，其中一次因铝率相对太高，前后好几天掉窑皮后挂不上窑皮，使耐火砖受到了严重损害，火点位置的砖冲刷掉50 min左右。2001年曾因人窑生料成分波动大，使人窑生料KH值太低造成火点位置的窑皮被熟料粘掉将砖带下而造成红窑事故。因此，人窑生料成分波动也是造成耐火砖损坏的原因之一。   

 (5)机械应力。机械应力包括窑与砖的相对运动，大蛋、窑皮垮落后对砖的冲击和磨损，窑与砖的相对运动主要在窑的2—4 m的位置，严重时砖的扭斜方向上最宽的缝隙有10—12 mm，这样不但砖受机械应力降低其性能，同时由于砖与砖之间产生了大的缝隙，破坏了砖的整体性能，从而降低砖的使用寿命。   

在该窑上使用的直接结合镁铬砖为什么一次会剥落30～50 mm呢?就使用的情况看，窑皮与砖反应层厚达20一50 mm，且反应层致密，当由于种种原因窑由热态变成冷态时，使其反应层结构变得疏松，当熟料窑皮由于某种原因与砖脱离时，窑皮就会将砖与熟料反应层拉下来即砖产生剥落。为探明是使用问题还是砖的问题，我公司2003年3月在窑系统大修时，从窑上分别取镁铬砖和方镁尖晶石残砖在同炉中经受1 450℃×4 h三次重烧，镁铬砖强度衰减44％，而方镁复合尖晶石砖仅衰减9．8％。从实践使用和理论分析都表明：直接结合镁铬砖与水泥熟料的化学反应层结构疏松，易于剥落，特别是在该短窑上的使用，尤为突出。

2方镁石复合尖晶石砖的试用   

如上所述，我公司回转窑火点砖大部分时间使用直接结合镁铬砖，多年来使用周期一直未能突破5个月。2002年7月窑系统大修，根据该窑特点从理论上选用适合窑火点位置的方镁复合尖晶石砖(IXB2)，在距窑头2．8 m一10．8 m处进行试用。期间为改善回转窑煅烧状况，同时试用一新喷煤管，由于试验的喷煤管不适合本窑，在试用17 d内，因火焰粗不可调，将火点位置窑皮多次刷掉并对火点位置的耐火砖有一定程度的烧损。当时窑筒体温度已达到480℃，之后更换原喷煤管后系统转入正常。所试用的耐火砖一直运行到2003年3月6日，共运行187．3 d，是原来最高纪录的1．46倍，因窑系统大修将砖拆除。从残砖的情况看，正火点位置最薄为70 mm，最厚处为150mm。 

从本次试用情况看，方镁复合尖晶石砖具有挂窑皮性能和热震性能好，与窑皮反应层薄，只有2—5 mm，因而无结构剥落，窑皮脱落时对衬砖无显著影响。

3方镁石复合尖晶石砖的使用   

自2002年7月一-,2003年3月方镁石复合尖晶石砖在我公司窑上试用成功后，我公司2003年窑系统大修将原试用的2．8 m一10．8 m延长到2．8 m一

22．8 m，即将整个烧成带全部使用方镁石复合尖晶石砖，并将原来采用铁板砌筑改为用火泥砌筑。为保证耐火砖的使用寿命，采取了如下措施：   
 

(1)砖的质量保证和技术措施。首先与厂家签订了砖的技术协议，要求保证其使用寿命，同时厂家出具施工方案并配套火泥。   

(2)砌筑方法和质量控制。砌筑时厂家根据其砖的性能和特点及施工工艺到现场进行施工监督和技术指导；同时，公司组成技术指导和监督小组，严格控制砌筑质量。控制火泥厚度为l一2 mm,砌缝，且火泥打在砖的大头即靠近窑筒体一面，靠近小头的一面30,-,50 mm一般不打火泥，只有在找平砖时才打火泥。锁缝用火泥与铁板结合进行，即先用火泥将最后的7,8层锁缝砖用火泥砌好后，再根据砖缝大小用1．2、2．0或3．O mm的铁板将砖锁紧(一个缝隙中只允许放一块铁板，必须严格控制)，最后在窑点火前经过辅传适当转窑后再进一步用铁板将松动的砖锁紧。   

(3)砖的烘烤。烘窑时，切记不要进行急剧升温，升温速度要求缓慢，以免引起耐火砖的炸裂和剥落。以窑尾温度控制窑的升温速率，即在600℃以下每小时升温速率不超过30℃，600℃时要恒温，600℃以上温度控制每小时不超过50℃，一般每次大修换砖后烘窑控制在48 h左右。     

烘烤时注意窑的检查，点火后应每半小时查看一次窑内耐火砖，测筒体表面温度(由筒体扫描仪扫描或测温仪进行监测)，并进行记录，注意防止由于筒体不均匀受热变形及膨胀造成耐火砖损伤，最终减少其寿命。   

(4)转窑。为使窑内耐火砖受热均匀，在砖膨胀充分时，必须进行转窑，即窑尾温度在300℃以下时可不转窑进行烘烤，在300,-400℃时窑每小时转1／4转，在400--600℃时，窑每30分钟转1／4转，600℃以上时窑以慢速连续转动。在特殊情况下，如遇到下雨时，转窑频率要适当加快，以免引起窑简体变形或耐火砖受到损坏。 

(5)温度的检查。烧成带耐火材料一定不能局部过热，要求窑内衬的表面温度不能超过1 000℃，筒体温度不大于300℃。如果烧成带局部过热，就会损坏耐火砖，减少其寿命。但发现烧成带过热，而预热器废气温度并不高时，可适当增加通风量，以带走烧成带的热量。   

(6)燃料。该生产线熟料煅烧使用的是低挥发分煤(挥发分在14％左右)，着火温度高，一般在750℃以上，为此在烘烤耐火砖时，低温阶段使用柴油。当用柴油将温度升到400℃以上时，可适当加些煤进行混燃(必须控制住温度的上升速率)，并随温度的不断提高而逐渐增加喂煤，减少喷油，直至全部采用煤粉。   

(7)油的雾化。在低温烘烤耐火材料时，一定要注意油量的控制和雾化，不但要控制升温速率，同时要控制油量不能过大，一定要使喷到窑里的油得到充分燃烧，如喷油过量，雾化不好不但温度不好控制，而且会增加耗油，严重时油喷到耐火砖上，油在砖上燃烧会损坏砖的性能，降低其使用寿命。   

(8)挂窑皮。待耐火材料按烘烤曲线烘烤并达到投料温度时，就应进行投料挂窑皮。挂窑皮时不专门配挂窑皮的料，一般用生产时正常料即可。挂窑皮时要注意一次性挂好，其起步投料量及加料速率同正常停窑投料时一样，也无需刻意去制定一个挂窑皮的喂料控制曲线或特定的投料量和时间，只需和正常投料时一样控制好不要跑料，稳定窑的运行就可以了，窑速的控制也同样按正常生产时进行。待窑投料2^3个班后，窑皮就基本挂好了。   

(9)窑皮的维护。窑皮挂好以后不等于就可以保证耐火砖的安全，还要看我们在使用过程中如何保护窑皮。首先要注意喷煤嘴的位置，使喷煤管保证不扫窑皮；第二，要稳定生料成分，且使生料易于挂窑皮，液相量控制在21％～25％之间比较好，同时要注意控制适当的粘度，粘度不宜过大。第三，要保证窑的运转率，如果运转率跟不上，三天两头停车，即使砖砌得再好，喷煤管位置也适当，同样保证不了窑砖的使用寿命；第四，如因故停车，一定要注意降温速率，不可过快，过快很可能造成因窑皮急剧收缩将窑砖拉裂剥落而缩短砖的使用寿命。

4使用效果 

通过以上技术和管理措施，我公司回转窑火点砖使用周期从2002年上半年的128 d，下半年的187 d，达到了2003年的299．7 d，创造了我公司历史最好水平，为完成公司2003年熟料生产经营任务打下了良好的基础。