水泥工業(yè)用耐火材料選型及使用

1、*1水泥工業(yè)用耐火材料選取水泥工業(yè)用耐火材料選取*2水泥歷史原始水泥可追溯到原始水泥可追溯到5000年前，埃及的金字塔、年前，埃及的金字塔、 古希臘和古羅馬時(shí)代用石灰摻砂制成的混和沙漿，曾被用于砌筑石塊和古希臘和古羅馬時(shí)代用石灰摻砂制成的混和沙漿，曾被用于砌筑石塊和磚塊，這種用來做砌筑用的膠凝材料被稱為原始水泥。它為現(xiàn)代水泥磚塊，這種用來做砌筑用的膠凝材料被稱為原始水泥。它為現(xiàn)代水泥的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。1824年，英國(guó)泥水工年，英國(guó)泥水工J阿斯普丁發(fā)明了一種把石灰石和粘土混和后阿斯普丁發(fā)明了一種把石灰石和粘土混和后加以煅燒來制造水泥的方法，并獲得了專利權(quán)。這種水泥同英國(guó)附近加以

2、煅燒來制造水泥的方法，并獲得了專利權(quán)。這種水泥同英國(guó)附近波特蘭小城盛產(chǎn)的石材顏色相近，故稱為波特蘭水泥。人類最早是利波特蘭小城盛產(chǎn)的石材顏色相近，故稱為波特蘭水泥。人類最早是利用間歇式土窯（后發(fā)展成土立窯）煅燒水泥熟料。用間歇式土窯（后發(fā)展成土立窯）煅燒水泥熟料。1877年回轉(zhuǎn)窯燒制水泥熟料獲得了專利權(quán)，繼而出現(xiàn)了單筒冷卻機(jī)、年回轉(zhuǎn)窯燒制水泥熟料獲得了專利權(quán)，繼而出現(xiàn)了單筒冷卻機(jī)、立式磨及單倉(cāng)鋼球磨等，從而有效地提高了水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。立式磨及單倉(cāng)鋼球磨等，從而有效地提高了水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。*3英國(guó)一家工廠（1928）工廠遺址*4山西陽(yáng)泉生產(chǎn)礬土的窯河南也有大量類似的窯工藝落后，污染環(huán)境*51

3、905年濕法回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)。年濕法回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)。1910年土立窯得到了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了立窯機(jī)械化年土立窯得到了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了立窯機(jī)械化 連續(xù)生產(chǎn)。連續(xù)生產(chǎn)。1928年德國(guó)的立列波博士和波利休斯公司在對(duì)立窯、回轉(zhuǎn)窯綜合分析研究后，創(chuàng)年德國(guó)的立列波博士和波利休斯公司在對(duì)立窯、回轉(zhuǎn)窯綜合分析研究后，創(chuàng)造了帶回轉(zhuǎn)爐箅子的回轉(zhuǎn)窯，為了紀(jì)念發(fā)明者與創(chuàng)造公司，取名為造了帶回轉(zhuǎn)爐箅子的回轉(zhuǎn)窯，為了紀(jì)念發(fā)明者與創(chuàng)造公司，取名為“立波爾窯立波爾窯”。1950年，懸浮預(yù)熱器由德國(guó)發(fā)明成功并開始應(yīng)用，大幅度降低了熟料生產(chǎn)的熱耗，年，懸浮預(yù)熱器由德國(guó)發(fā)明成功并開始應(yīng)用，大幅度降低了熟料生產(chǎn)的熱耗，極大地提高了生產(chǎn)規(guī)模。極大地提高了

4、生產(chǎn)規(guī)模。20世紀(jì)世紀(jì)60年代初，日本將德國(guó)的懸浮預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯技術(shù)引進(jìn)后，于年代初，日本將德國(guó)的懸浮預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯技術(shù)引進(jìn)后，于1971年開發(fā)了年開發(fā)了水泥窯外分解技術(shù)，從而揭開了現(xiàn)代水泥工業(yè)的新篇章，并且很快在世界范圍內(nèi)出水泥窯外分解技術(shù)，從而揭開了現(xiàn)代水泥工業(yè)的新篇章，并且很快在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了各具特點(diǎn)的預(yù)分解窯，形成了新型干法生產(chǎn)技術(shù)。隨著原料與均化、生料均化、現(xiàn)了各具特點(diǎn)的預(yù)分解窯，形成了新型干法生產(chǎn)技術(shù)。隨著原料與均化、生料均化、高功能破碎和粉磨，環(huán)境保護(hù)技術(shù)和高功能破碎和粉磨，環(huán)境保護(hù)技術(shù)和X射線熒光分析等在線檢測(cè)方法的配套發(fā)展，射線熒光分析等在線檢測(cè)方法的配套發(fā)展，加上電子計(jì)算機(jī)和

5、自動(dòng)化控制儀表等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使新型干法水泥生產(chǎn)的熟料加上電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化控制儀表等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使新型干法水泥生產(chǎn)的熟料質(zhì)量明顯提高，能耗明顯下降，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。質(zhì)量明顯提高，能耗明顯下降，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。 *6世界水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)1、大型化：?jiǎn)螜C(jī)產(chǎn)量已達(dá)、大型化：?jiǎn)螜C(jī)產(chǎn)量已達(dá)11000t/d；2、自動(dòng)化：采用計(jì)算機(jī)及集散控制技術(shù)，大大提高了控制管理能力，、自動(dòng)化：采用計(jì)算機(jī)及集散控制技術(shù)，大大提高了控制管理能力，提高了生產(chǎn)效率；提高了生產(chǎn)效率；3、高效節(jié)能化：到目前為止，世界先進(jìn)水泥工業(yè)企業(yè)單位產(chǎn)量電耗最、高效節(jié)能化：到目前為止，世界先進(jìn)水泥工業(yè)企業(yè)單位產(chǎn)量電耗最低可達(dá)低可達(dá)

6、60kwh/t.ck，煤耗最低可達(dá)，煤耗最低可達(dá)80kg/t.ck；4、環(huán)保生態(tài)化：新型干法水泥企業(yè)采用先進(jìn)收塵設(shè)備，嚴(yán)格控制粉塵、環(huán)保生態(tài)化：新型干法水泥企業(yè)采用先進(jìn)收塵設(shè)備，嚴(yán)格控制粉塵排放與噪聲污染，環(huán)境優(yōu)美，資源也得到了充分利用。排放與噪聲污染，環(huán)境優(yōu)美，資源也得到了充分利用。*7我國(guó)水泥發(fā)展最早的水泥廠天津啟新洋灰公司最早的水泥廠天津啟新洋灰公司周學(xué)熙周學(xué)熙的天津啟新洋灰公司建于一九六年。的天津啟新洋灰公司建于一九六年。廣州的士敏土廠，民族資本家代表廣州的士敏土廠，民族資本家代表湖北水泥廠，建于一九七年。清末光緒湖北水泥廠，建于一九七年。清末光緒3333年創(chuàng)建的大冶湖北水泥廠，年創(chuàng)建

7、的大冶湖北水泥廠，是中國(guó)近代水泥工業(yè)最早的兩家水泥廠之一。（華新前身）是中國(guó)近代水泥工業(yè)最早的兩家水泥廠之一。（華新前身）湖廣總督的張之洞在洋務(wù)運(yùn)動(dòng)中出示招商，通過官督商辦的形式創(chuàng)建的。湖廣總督的張之洞在洋務(wù)運(yùn)動(dòng)中出示招商，通過官督商辦的形式創(chuàng)建的。*8水泥窯用耐火材料1、立窯（、立窯（Shaft kiln)土立窯和機(jī)立窯土立窯和機(jī)立窯2、回轉(zhuǎn)窯、回轉(zhuǎn)窯(cement rotary kiln)又分為濕法和干法又分為濕法和干法生產(chǎn)設(shè)備：也用來生產(chǎn)石灰、鎂砂、焦寶石等耐火原料或工業(yè)礦物 也用來生產(chǎn)或處理原料，比如礬土、白云石、氧化鋁煅燒、生石灰、鐵礦石燒結(jié)等*9立窯結(jié)構(gòu)1、鋼殼、鋼殼2、保溫隔熱層

8、、保溫隔熱層3、耐火窯襯、耐火窯襯*10機(jī)立窯用耐火材料項(xiàng)目部位內(nèi)層中層外層窯殼與保溫層之間喇叭口預(yù)熱帶磷酸鹽結(jié)合高鋁磚輕質(zhì)粘土磚硅酸鈣板膨脹蛭石膨脹珍珠巖硅藻土磚硅酸鋁纖維燒成帶特種高鋁磚磷酸鹽結(jié)合高鋁磚輕質(zhì)粘土磚筒體磷酸鹽結(jié)合高鋁磚粘土磚礦渣棉冷卻帶磷酸鹽磚硅藻土磚浙江長(zhǎng)興，河南新密*11回轉(zhuǎn)窯1、濕法窯、濕法窯A、窯內(nèi)帶有鏈條的長(zhǎng)窯，一般、窯內(nèi)帶有鏈條的長(zhǎng)窯，一般長(zhǎng)度大于長(zhǎng)度大于100米米B、帶料漿蒸發(fā)機(jī)窯、帶料漿蒸發(fā)機(jī)窯C、帶余熱鍋爐窯、帶余熱鍋爐窯用途：水泥生產(chǎn)，化工、冶金用途：水泥生產(chǎn)，化工、冶金等行業(yè)等行業(yè)A、中空干法窯、中空干法窯B、帶預(yù)熱鍋爐窯、帶預(yù)熱鍋爐窯C、立波爾窯、立波

9、爾窯(lepol)D、懸浮預(yù)熱器窯、懸浮預(yù)熱器窯(新型干法窯）新型干法窯）SPNSP用途：水泥，石灰，礬土，氫氧化用途：水泥，石灰，礬土，氫氧化鋁，碳素等鋁，碳素等2、干法窯*12冷卻帶煅燒帶過渡帶固相反應(yīng)帶預(yù)分解窯沒有干燥預(yù)熱帶窯口*13銅陵海螺萬噸線掠影銅陵海螺萬噸線掠影*14回轉(zhuǎn)窯用耐火材料損壞原因：損壞原因：1、溫度因素、溫度因素不同位置溫度差異顯著，材料也應(yīng)該，比不同位置溫度差異顯著，材料也應(yīng)該，比如窯口和窯尾溫度差異五六百度如窯口和窯尾溫度差異五六百度2、化學(xué)侵蝕、化學(xué)侵蝕堿含量高，必須耐堿侵蝕堿含量高，必須耐堿侵蝕3、機(jī)械磨損、機(jī)械磨損熟料對(duì)內(nèi)襯的磨損熟料對(duì)內(nèi)襯的磨損*15回轉(zhuǎn)窯

10、用耐火材料主要品種有：主要品種有：堿性耐火材料堿性耐火材料鋁硅系耐火材料鋁硅系耐火材料隔熱耐火材料隔熱耐火材料不定形耐火材料（澆注料）不定形耐火材料（澆注料）*16部位品種備注燒成帶中心部位直接結(jié)合鎂鉻磚普通鎂鉻磚荷軟大于1700過渡帶尖晶石磚硅莫磚卸料口碳化硅磚，尖晶石磚，直接結(jié)合鎂鉻磚澆注料窯口溫度較低的用優(yōu)質(zhì)高鋁磚，磷酸鹽高鋁磚，窯門罩高鋁磚，粘土隔熱磚，硅酸鈣板隔熱磚使用溫度1250，硅酸鈣板8001000燒嘴外側(cè)及冷端下半側(cè)剛玉質(zhì)澆注料冷卻帶耐堿磚，澆注料8001200所有范圍*17其它冷卻機(jī)：磷酸鹽結(jié)合高鋁磚，磷酸鹽結(jié)合高鋁磚，預(yù)熱器：工作層：耐堿磚，耐堿澆注料，工作層：耐堿磚，耐

11、堿澆注料，隔熱層：隔熱磚，硅藻土磚，硅酸鈣隔熱層：隔熱磚，硅藻土磚，硅酸鈣板板風(fēng)管：工作層：耐堿磚，耐堿澆注料，工作層：耐堿磚，耐堿澆注料，隔熱層：隔熱磚，硅藻土磚，硅酸鈣隔熱層：隔熱磚，硅藻土磚，硅酸鈣板板*18工作狀況，從窯頭方向看窯內(nèi)襯材料安裝示意圖*19*20水泥窯用耐火材料發(fā)展趨勢(shì)1、長(zhǎng)壽、長(zhǎng)壽2、環(huán)保、環(huán)保歐洲大陸：歐洲大陸：完全無鉻化或低鉻化完全無鉻化或低鉻化日本：日本：61座回轉(zhuǎn)窯，座回轉(zhuǎn)窯，90采用無鉻磚，采用無鉻磚，10采用含鉻采用含鉻磚磚美國(guó)，美國(guó)，1992年，含鉻磚和無鉻磚比例為年，含鉻磚和無鉻磚比例為92：8；1996年為年為40：60經(jīng)濟(jì)利益和法規(guī)經(jīng)濟(jì)利益和法規(guī)歐洲

12、有嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，甚至對(duì)于水泥中的含鉻量都做了限定。*21中國(guó)大量使用鎂鉻磚大量使用鎂鉻磚;大中型水泥窯部分采用無鉻磚，且部分為進(jìn)口產(chǎn)品。比如奧大中型水泥窯部分采用無鉻磚，且部分為進(jìn)口產(chǎn)品。比如奧鎂（鎂（RHI），雷法（），雷法（Refratechnik)，沃爾發(fā)，沃爾發(fā)(Wolfram)，美，美農(nóng)農(nóng)(Mino)，品川，品川(Shinagawa)，黑崎，黑崎(Korosaki-Harima)等等原因：原因：（1）環(huán)保法規(guī)不完善；）環(huán)保法規(guī)不完善；（2）成本問題，鎂鉻磚掛窯皮性能好，抗水泥孰料侵蝕性）成本問題，鎂鉻磚掛窯皮性能好，抗水泥孰料侵蝕性能優(yōu)異。能優(yōu)異。（3）使用習(xí)慣。）使用習(xí)慣。*22

13、替代產(chǎn)品堿性產(chǎn)品白云石磚白云石磚鎂磚鎂磚鎂尖晶石磚鎂尖晶石磚鎂鐵尖晶石磚鎂鐵尖晶石磚鎂鈣鋯磚鎂鈣鋯磚增鋯白云石磚增鋯白云石磚水泥窯中實(shí)現(xiàn)無鉻化是完全可能的！水泥窯中實(shí)現(xiàn)無鉻化是完全可能的！*23水泥窯用燒成帶耐火材料設(shè)計(jì)理念高耐滲透性，高耐熔型，高耐熱沖擊性，及優(yōu)良的抗氧化還高耐滲透性，高耐熔型，高耐熱沖擊性，及優(yōu)良的抗氧化還原性和彈性結(jié)構(gòu)原性和彈性結(jié)構(gòu) 。（雷法，奧鎂）。（雷法，奧鎂）研發(fā)路線：研發(fā)路線：雷法：雷法：鎂尖晶石磚鎂尖晶石磚奧鎂：鎂尖晶石磚、鎂鐵尖晶石磚、奧鎂：鎂尖晶石磚、鎂鐵尖晶石磚、水泥回轉(zhuǎn)窯熱負(fù)荷很高。水泥回轉(zhuǎn)窯熱負(fù)荷很高。磚承受的熱應(yīng)力很大磚承受的熱應(yīng)力很大*24*25雷

14、法水泥窯用耐火材料指標(biāo)MAGPURE93原料REFRAMAG85氧化鎂-尖晶石氧化鎂-尖晶石MAGNUM氧化鎂-氧化鋯REFRAMAG90氧化鎂-鐵尖晶石 PERILEX 83氧化鎂-鉻鐵礦PERILEX 80氧化鎂-鉻鐵礦性能成分，%8489MgO8993MgO8589MgO9094MgO8185MgO8084MgO容重，g/cm32.802.952.802.952.802.952.802.952.903.052.903.05顯氣孔率，%171917191719182017191719冷破碎強(qiáng)度N/mm2455050505550耐火度tate 17001700 17001700 170017

15、00 16501700 16001700 15501700 塞格維424242424242線性熱膨脹400C800C1200C 0.40.91.4 0.41.01.50.40.91.50.40.91.50.41.11.70.41.11.7熱震穩(wěn)定性900C/空氣 1001001001008080導(dǎo)熱系數(shù)300C700C1000C 3.92.92.74.13.12.9 4.63.32.83.73.02.64.03.02.83.52.82.6使用部位遭受嚴(yán)重的堿侵蝕和氧化還原侵蝕的燒成帶以及上下過渡帶，無鉻。窖皮部位的中間燒成帶和上過渡帶，無鉻。水泥熟料和氧化還原侵蝕的極高的熱負(fù)荷部位的下過渡帶。推薦用于石灰，白云石和氧化鎂窖，無鉻。工況苛刻的燒成帶和上過度帶部位，