水泥窑用耐火材料损坏原因分析

水泥生产 Cement production4探析水泥窑用耐火材料的损坏原因及防治措施华占刚（宜兴国冶窑炉工程有限公司 214226）中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2018）04-0004-01摘要：水泥窑的成功运用对我国有极大的便利，因为水泥窑应用的领域相当广泛，不仅仅是在水泥生产过程，在冶金行业和化学工业上也有运用。

对于水泥企业来说，水泥窑是企业运转的无可替代，所以水泥窑能正确、高效运转的意义不言而喻。

尤其是水泥窑所使用耐火材料的好坏更是其中的重之所重，如果水泥窑各部位的耐火材料不能满足使用的要求，就会导致水泥窑无法进行整体运作，只得经常进行更换和维修。

本文通过总结水泥窑损毁的次数及经验来分析水泥窑耐火材料为何不够耐火、如何让水泥窑耐火材料更耐火。

关键词：水泥窑；耐火材料；损坏；防治1水泥窑耐火材料的使用现状随着科技和时代的发展，耐火材料的使用越来越多，随之耐火材料的研究也越来越多。

这是因为：“高温是工业创造进行的大多途径，不论是以前的传统工业：金属制造、煤炭部门等，还是现代新型技术产业：航天技术等，这些都是需要在高温作业下完成的。

”所以在高温下的耐火材料不可谓不重要，而在水泥窑的耐火材料使用中，大多使用碱性的耐火材料。

碱性材料被广泛是用在水泥窑的预分解窑上，它通常是以氧化钙和氧化镁为主要成分。

在高温作业下，易与酸性耐火材料、酸性渣和氧化铝发生化学反应，尤其是以耐高温煅烧和耐化学侵蚀能力强而闻名。

比如，碱性的镁砖、白云石砖等耐火材料。

水泥窑用耐火材料的使用性质如何，主要看三方面：首先是耐火度，它指的是高温背景下，材料不承受任何荷载的情况下也能不被熔融，更不能被软化的功能。

并且，如果是大量的杂质或者是成分的不均匀，那么材料的耐火度会极速下降。

其次是荷重软化温度与高温蠕变，是指材料的变形温度，它在承受恒定不变的压负荷压力下以及一定升温速度的加热条件下，对高温和荷载同时作用的抵抗能力如何。

新型窑头正压气密保护式密封将密封和冷却效果合二为一，能够有效解决窑头漏料、漏风问题，同时外观美观，近年来受到不少水泥生产企业的好评。

但在使用过程中，我们发现了多起因离心风机配置未达到密封设计要求，风量和风压偏小，冷却效果不佳，引起窑口筒体热变形，进而导致窑口耐火材料异常损坏的案例。

本文对其中一起窑口损坏的现象和原因进行描述、分析，通过增加窑头离心风机、增加烟囱等手段来改善空气对流，避免筒体变形的进一步恶化，解决了窑口耐火材料异常损坏的问题。

1、情况概述2022年7月18日，某公司2#窑窑口浇注料部分脱落被迫停窑，该窑口于2021年11月使用奥镁无水泥浇注料整体更换，使用了8个月就损坏了。

冷窑后查看，窑口筒体呈“喇叭”状（见图1），窑口浇注料脱落约2/5环，窑口第1环砖全部挤碎脱落，第2~4环砖部分脱落约2/5环，第5~7环砖（砖厚度200 mm）部分前移，环缝较大（见图1和图2）。

图1 窑口损坏整体照片图2 窑口损坏局部照片从窑口未脱落的浇注料可以看出，浇注料表面平整度尚好，脱落的浇注料用锤子敲打，从声音判断其强度尚可。

同时，锚固钉从根部剪切而断（见图3），而非脱焊。

查阅施工质量档案，窑口施工时使用0Cr25Ni20材质的机制锚固件，锚固件头部配有膨胀帽，采用A402焊条焊接，锚固件排列方式按照图纸进行施工焊接，焊后对锚固件逐个进行了检查；无水泥浇注料在浇注过程中，每两个窑口护铁放置一个3 mm 膨胀缝，浇注料与耐火砖之间采用5 mm厚的纤维毡进行膨胀处理，施工规范。

综合以上分析，窑口浇注料的损坏原因基本上可以排除浇注料本身质量或施工质量问题。

图3 脱落浇注料从锚固件根部剪断2、原因分析（1）停窑后观察，从窑口护铁分布及筒体上可以明显看出，窑口筒体呈现“喇叭口”，筒体变形现象明显（见图2和图4），分析认为筒体变形是受热应力所致。

窑口区域耐火材料由于窑口处筒体出现变形，致使在护铁末端部位出现环向裂缝，如果裂缝变大，必然导致热气进入，会加剧其对锚固件根部氧化，也会造成浇注料与窑筒体产生缝隙。

对水泥窑耐火材料的使用分析【摘要】20世纪80年代以来，大量固体废弃物被用作原料、燃料，致使耐火材料所承受的热应力、机械应力和化学侵蚀大幅度增加，使用周期缩短，耐火材料消耗增加。

新的设计技术和施工技术，延长使用周期和降低耐火材料的消耗，取得明显的效果。

本文根据我院耐火材料在水泥窑中使用一些情况，探讨不同品种的耐火材料在水泥窑中使用原则。

【关键词】水泥窑；耐火材料；设计技术；特点1 碱性耐火材料1.1 镁铬砖。

具有良好的高温性能，良好的抗sio2侵蚀和抗氧化还原作用，及优良的高温强度，较好的挂窑皮能力，被大量使用在水泥窑烧成带。

但在气体内铬化物含量超过10mg/m3，水溶液含铬量超过0.5mg/m3时，将对人体产生极为严重的危害，如果排放会造成水体污染。

镁洛砖的使用全部是在氧化环境下使用部分游离的cr2o3会被氧化成cro3，同时镁洛砖在碱性环境下容易生成cr+6化合物以上排放物对环境造成非常大的破坏。

现在国家对于镁铬砖的使用制定了一些限制要求，现阶段设计过程中不推荐优先采用镁洛砖。

1.2 尖晶石砖。

镁铝尖晶石砖的化学组成对性能具有重要影响。

尖晶石较适宜的化学成分8%~20%、cao0.5%~1.0%、fe2o30.2%~8%、sio21%、fe2o3>0.8%时，cao-al2o3-fe2o3系统的低熔点液相量进一步增加，尖晶石晶体尺寸达20mm以上，此时由于cao-al2o3-fe2o3系统低熔物量增加使热态强度下降。

sio2含量大于0.4%，b2o3及碱等杂质含量大于0.3%时，生成较多的低熔物，也使砖的热态强度下降。

al2o3含量在8%~20%范围内，从显微结构上可以观察到尖晶石矿物均匀的分布在方镁石中，尖晶石矿物晶体的尺寸约为5~20mm，砖的综合性能较好。

20世纪90年代出现的尖晶石砖，不但具有较强的挂窑皮能力，而且在抗碱、硫熔融物和熟料液相侵蚀的能力，荷重软化温度，热震稳定性和窑体变形产生的机械应力及在抗热负荷等方面，都由于镁洛砖，另外其主要成分是镁、铁、铝等无毒无害成为废旧材料的处理较为容易，可以回收对环境的污染相对较小，成为当今世界碱性砖技术发展的主流。

回转窑耐材的损坏原理配置和技术回转窑是一种重要的工业设备，广泛应用于水泥、冶金、化工等行业。

它主要用于石灰、水泥等物料的煅烧过程，将原材料加热至高温，使其发生化学反应，从而生产出所需的产品。

然而，长期的高温和物料的冲击会导致回转窑耐材的损坏，影响设备的正常运行。

为了保证生产的连续性和稳定性，需要对回转窑耐材的损坏原理、配置和技术进行深入研究和探讨。

一、回转窑耐材的损坏原理：1. 热应力：回转窑内部温度高达1000℃以上，耐材受到高温的作用，产生热膨胀，使得耐材表面产生应力。

当温度变化较大时，耐材会浮现热应力差，导致裂纹和剥落。

2. 冷却效应：回转窑在停机后，由于窑体内外温度差异，会导致窑壁的温度快速下降，引起冷却效应。

冷却效应会使耐材发生热应力，从而导致裂纹和剥落。

3. 物料冲击：回转窑内部物料在高温下进行煅烧过程，物料颗粒间的相互碰撞会对耐材表面造成冲击。

长期的物料冲击会使耐材产生磨损和破裂。

4. 化学侵蚀：回转窑内部物料中含有一定的化学成份，这些成份会对耐材产生侵蚀作用。

化学侵蚀会使耐材表面发生腐蚀和溶解，降低其耐磨性能。

二、回转窑耐材的配置：1. 耐火材料的选择：回转窑耐材应具有较高的耐高温性能和耐磨性能。

常用的耐火材料有高铝砖、镁铝砖、碳化硅砖等。

不同部位的耐材选择也有所不同，如窑头部位可选用高铝砖，窑身部位可选用镁铝砖。

2. 耐火材料的布置：回转窑内部的耐火材料应根据不同部位的工作条件进行合理布置。

例如，窑头部位的耐火材料应考虑到高温和物料冲击的因素，可采用耐火砂浆进行填充和固定。

3. 冷却措施：为了减少回转窑的冷却效应，可以在窑体外部设置冷却装置，如风冷器、冷却水管等。

通过冷却装置的使用，可以降低窑体的温度变化速度，减少耐材的热应力。

三、回转窑耐材的技术：1. 定期检查：对回转窑耐材进行定期检查，及时发现和处理耐材的损坏情况。

可以通过目视检查、测温仪器等手段，对耐材的磨损、裂纹等进行评估。

水泥窑用耐火材料第一节概论一、传统水泥窑用耐火材料一个多世纪以前，人们开始用立窑煅烧水泥熟料。

窑的规格很小，煅烧温度也低，仅使用含Al2O3 30～40％单一的一种粘土砖。

初期的回转窑上沿用这一经验。

但回转窑内气流与窑衬间温差大，熟料熔体对窑衬的侵蚀较严重，因而粘土砖寿命比立窑内低得多。

随着立窑和回转窑规格的增大，以及熟料质量的提高，30年代起开始配用高铝砖。

1938年2月，意大利首先试用了镁铬砖。

1953年开始采用白云石砖。

迄50年代，普通镁铬砖或白云石砖用于烧成带；磷酸盐结合高铝砖或普通高铝砖用于过渡带、分解带热端和冷却带；其余工艺带用粘土砖，这样的格局终于奠定，并大体上沿用至今。

回转窑上的经验也开始用于立窑，以背衬隔热材料的碱性砖或高铝砖用于高温带内。

表1一l 水泥窑内各部位和各工艺带内窑衬所受主要负荷熟料煅烧技术越发展，窑型越多样化，窑的规格和能力越大，所用原、燃料的成分和性能越特殊，窑衬所受考验就越苛刻和多样化。

不同类型窑的不同工艺带内窑衬所受主要负荷的情况见表1一l。

在大型的新型干法窑问世之前，立波窑在传统窑中单位容积产量最高(1.7～2.2t/m3·d)，窑衬所受考验最苛刻。

从窑衬角度来看，立波窑窑筒与篦式预热器间的关系与新型干法窑上又有一定的相似性，立波窑窑衬技术的成熟，既标志着传统窑窑衬技术的成熟，又为解决新型干法窑的窑衬问题打下初步的基础。

立波窑窑筒尾部是指相当于窑筒长度l/4～l/3的部位，在砖面温度≤1200℃的进料端和预热、分解带内，窑料对窑衬的直接磨损不重。

但由于高温窑气与窑料间温差太大而引起对窑衬的侵蚀，使窑气和窑料中的碱化合物易渗入并在砖内凝聚，其与砖内组分反应形成膨胀性矿物，使砖“碱裂”损坏，是该部位窑衬损坏的主要原因。

因此，此处最宜使用隔热型耐碱粘土砖或普通型耐碱粘土砖，方可获得较长寿命。

分解带热端长度为窑径的2～3倍，此处窑气温度高于尾部，所含硫、碱等挥发性组分使窑料内形成一定量低温熔体并渗入砖内与砖反应，形成白榴石、钾霞石等膨胀性矿物，最大膨胀率可达45％，所以炸裂是此处50A或70A*高铝砖或磷酸盐结合高铝砖损坏的主要原因。

探析水泥窑用耐火材料的损坏原因及防治措施作者：滕凯强王春阳来源：《城市建设理论研究》2013年第14期摘要：耐火材料是高温工业窑炉的建筑材料和结构材料。

由于水泥窑各部位物料的理化性能、气体温度、所处环境的不同,对耐火材料的性能、成分、镶砌位里、砌筑方法也不同。

文章通过对水泥窑用耐火材料的损毁(主要有物理损鼓、化学损毁)及预防进行探讨, 叙述了水泥窑用耐火材料损坏的形式及原因，提出了预防耐火材料损坏的若干措施。

关键词：水泥窑；耐火材料；损坏；预防中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号：前言：水泥窑的运转率是水泥企业的工作重心，是企业效益的重要来源，而造成预分解水泥窑运转率低的原因除了设备故障因素外，更多的是预分解水泥窑各部位的耐火材料不能满足使用要求，导致经常停窑来进行更换和维修。

碱性耐火材料具有耐高温煅烧和耐化学侵蚀能力较强的特点，广泛用于水泥企业预分解窑，主要有碱性的镁砖、白云石砖及镁铝、镁铬砖等耐火材料。

镁基耐火材料具有抗热冲击和化学腐蚀性强，但热稳定性较差的特性；掺加铬矿石的耐火砖具有耐火度和荷重软化点高，抗碱性熔渣、熔灰性强，热震稳定性好等特点，但使用中会产生对人体有害的六价铬，造成环境污染；白云石具有耐火度高、耐碱性熔渣性强，能够形成保护涂层，已有不少水泥企业用于烧成带，以减少对环境的污染。

因此，了解预分解窑预热带、分解带、烧成带及冷却带对耐火材料性能的不同要求以及耐火材料损坏的原因，采取积极的预防措施，合理配套使用不同性能的耐火材料，才能提高水泥窑的运转率，充分发挥预分解窑高效、低耗的优越性。

本文就水泥窑用耐火材料损坏的主要原因作出分析，提出相应的预防措施。

1水泥窑用耐火材料的物理损毁水泥窑用耐火材料的物理损毁的种类主要有:(1)磨损;(2)由机械应力引起的损毁;(3)结构损毁。

1.1水泥窑内衬的磨损(1)定期磨损一是水泥窑出料口水泥熟料的磨损;二是预热带链条区域链条与衬料的磨损。