解决水泥窑用耐火浇注料爆裂问题的建议

解决水泥窑用耐火浇注料爆裂问题的建议 作者：田江涛，谢杰华 单位:来源：中国建材报 [2009-4-24]

关键字:耐火材料

摘要:

为提高回转窑的运转率和生产效率，降低生产成本，大多数水泥制造企业存在着生产任务重、停窑检修时间短的问题。对水泥生产企业而言，中修、大修的时间一般控制在8~15天，而我国水泥窑多使用以水硬性结合为主的低水泥系列耐火浇注料，其施工、养护和烘烤必须满足一定的周期。因此，在工期短、烘窑快的情况下，容易出现浇注料的爆裂现象。尤其是一些特殊部位的浇注料，在生产线烘烤投料中发生爆裂，不得不停窑重新浇注，给企业带来不必要的损失。

1.产生爆裂的原因

①各水泥生产企业生产任务重，一条日产5000吨水泥的生产线，一天的生产额约100万元。因此，大部分水泥厂存在着检修就要抢时间的情况，为了早日开窑生产，不得不压缩浇注料的养护和烘烤时间。②目前，我国的水泥窑用耐火浇注料材质以SiO2、Al2O3系统为主，其结合剂是以铝酸盐水泥为主的快硬早强型水泥。这就要求浇注料在施工完毕后有充足的养护时间和合理的烘烤制度，其所需的时间较长。③我国水泥行业的检修基本上委托筑炉公司来进行，施工队伍的专业水平、施工是否规范都对耐火浇注料的施工质量和使用效果有较大的影响。④水泥窑的一些特殊部位，如前窑口、窑头罩、篦冷机顶部和侧墙等，存在着烘烤难度大的问题。

对这些部位，有些水泥企业根本不用木柴烘烤，部分企业只是进行短时间的烘烤，在使用燃烧器烘窑阶段，由于水泥窑工艺参数的控制，热气流都以一定的速度向窑尾系统传播和辐射，而对窑头罩和篦冷机只有部分辐射的热能，这部分热量不足以使浇注料中的自由水充分的排出，开始投料生产时，系统中的热气流在短时间内向窑头回流；同时，高温熟料（1300℃以上）开始在窑头罩底部堆积，导致窑头罩、篦冷机部位温度急剧升高，此时，最容易发生浇注料爆裂、脱落的现象。以上多方面的因素造成各水泥厂家在检修期间浇注料的爆裂问题比较突出，我国每年都有水泥厂由于浇注料防爆措施未做好、烘烤制度不合理造成窑头罩、篦冷机浇注料发生爆裂、坍塌的情况。

2.爆裂的机理分析

目前，我国水泥生产线的窑头罩、篦冷机热段及前窑口部位浇注料容易产生爆裂的现象。分析其原因，主要是在烘窑阶段，由于升温过快导致窑内温度迅速攀升，耐火材料内的自由水在短时间内由液态变为气态，并随着衬里温度的升高，形成一定的蒸汽压，当衬里内部的水蒸气不能及时扩散时，就会造成压力的增加，当衬里内部的水蒸气压力失去平衡时，就会发生浇注料剥落、脱皮甚至爆裂的现象。

对浇注料的爆裂问题，耐火材料制造商在水泥行业普遍采用加入0.1%～0.3%的有机纤维，来防止爆裂现象的发生。有机纤维在约160℃受热熔化或燃烧后形成贯穿，并均匀分布的微细狭长气孔，它的形成增加了衬里材料的透气性，起到加速排水、缓冲水蒸汽压力的作用，防止在烘烤和开窑投料阶段，温度急剧变化引发衬里爆裂现象。但是，使用有机纤维存在着浇注料不易分散、加入量多、影响强度等问题。

3.解决爆裂问题的5点建议

应该指出的是，只要水泥厂家合理安排水泥窑各部位的施工时间，严把耐火浇注料的施工质量关，按照升温曲线进行烘窑和投料，耐火浇注料的剥落、脱皮及爆裂现象是完全可以避免的。结合水泥窑耐火浇注料施工作业指导书和笔者的经验，提出下面5点建议：

①由于各水泥生产企业在检修期间均存在着设备维修、浇注料施工等各方的交叉作业，因此各部门必须协调好，做好水泥窑各部位浇注料施工进度时间安排。对一些难于烘烤部位（篦冷机、窑头罩和前窑口）的浇注料，要优先浇注施工，预留足够的养护时间；同时要做好对施工单位的监督工作，浇注料的搅拌、加水量、支模、养护等各方面要严格按照施工说明书进行。②窑头罩部位施工时，最好留出排气孔，具体打孔要求：间距300mm×300mm，并用Ф5mm木条嵌入，深度为浇注料的一半。③窑头罩浇注孔封闭以后，要保留8个通气孔并做好防水。同时，为确保前窑口部位耐火浇注料在烘烤中不出现爆裂的现象，施工中最好也要用Ф3mm的竹棍留好排气孔，排气孔的布置为每平方米100个。④对水泥窑的中修、大修，在使用燃烧器喷油烘窑以前，一些特殊部位（窑头罩、篦冷机、前窑口）最好使用木柴进行烘烤，烘烤时间不低于12小时。同时，在烘窑的过程中升温速度不能过快，对低水泥系列耐火浇注料，内衬厚度在200mm～400mm时，最佳升温速度每小时不大于15℃就完全可以满足内衬升温的需要。⑤在抢修、事故停窑检修无烘烤时间时，可以采用磷酸盐结合耐火浇注料，如PA-852磷酸盐浇注料（理化指标见表）。

此类产品具有免烘烤的优点，随着温度的上升，强度不断增加。但需要指出的是，该类产品也具有自身的弱点，如耐磨性能差、使用寿命短等缺点。浇注料的爆裂问题是一个复杂的问题，与许多因素密切相关，尤其是在冬季施工时，更应注意。

总之，在浇注料中加入0.1%～0.3%的防爆纤维，可以改善产品的防爆性能。前窑口、篦冷机、窑头罩等易发生浇注料爆裂的部位，只要做到合理安排施工，做好施工环节的质量控制、预留排气孔、烘烤等各环节，耐火衬里的爆裂现象是完全可以避免的。