解決水泥窯用耐火澆注料爆裂問題的建議

　　為提高回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，大多數(shù)水泥制造企業(yè)存在著生產(chǎn)任務(wù)重、停窯檢修時(shí)間短的問題。對水泥生產(chǎn)企業(yè)而言，中修、大修的時(shí)間一般控制在8~15天，而我國水泥窯多使用以水硬性結(jié)合為主的低水泥系列耐火澆注料，其施工、養(yǎng)護(hù)和烘烤必須滿足一定的周期。因此，在工期短、烘窯快的情況下，容易出現(xiàn)澆注料的爆裂現(xiàn)象。尤其是一些特殊部位的澆注料，在生產(chǎn)線烘烤投料中發(fā)生爆裂，不得不停窯重新澆注，給企業(yè)帶來不必要的損失。

　　1.產(chǎn)生爆裂的原因
　?、俑魉嗌a(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)重，一條日產(chǎn)5000噸水泥的生產(chǎn)線，一天的生產(chǎn)額約100萬元。因此，大部分水泥廠存在著檢修就要搶時(shí)間的情況，為了早日開窯生產(chǎn)，不得不壓縮澆注料的養(yǎng)護(hù)和烘烤時(shí)間。②目前，我國的水泥窯用耐火澆注料材質(zhì)以SiO2、Al2O3系統(tǒng)為主，其結(jié)合劑是以鋁酸鹽水泥為主的快硬早強(qiáng)型水泥。這就要求澆注料在施工完畢后有充足的養(yǎng)護(hù)時(shí)間和合理的烘烤制度，其所需的時(shí)間較長。③我國水泥行業(yè)的檢修基本上委托筑爐公司來進(jìn)行，施工隊(duì)伍的專業(yè)水平、施工是否規(guī)范都對耐火澆注料的施工質(zhì)量和使用效果有較大的影響。④水泥窯的一些特殊部位，如前窯口、窯頭罩、篦冷機(jī)頂部和側(cè)墻等，存在著烘烤難度大的問題。

　　對這些部位，有些水泥企業(yè)根本不用木柴烘烤，部分企業(yè)只是進(jìn)行短時(shí)間的烘烤，在使用燃燒器烘窯階段，由于水泥窯工藝參數(shù)的控制，熱氣流都以一定的速度向窯尾系統(tǒng)傳播和輻射，而對窯頭罩和篦冷機(jī)只有部分輻射的熱能，這部分熱量不足以使?jié)沧⒘现械淖杂伤浞值呐懦觯_始投料生產(chǎn)時(shí)，系統(tǒng)中的熱氣流在短時(shí)間內(nèi)向窯頭回流；同時(shí)，高溫熟料（1300℃以上）開始在窯頭罩底部堆積，導(dǎo)致窯頭罩、篦冷機(jī)部位溫度急劇升高，此時(shí)，最容易發(fā)生澆注料爆裂、脫落的現(xiàn)象。以上多方面的因素造成各水泥廠家在檢修期間澆注料的爆裂問題比較突出，我國每年都有水泥廠由于澆注料防爆措施未做好、烘烤制度不合理造成窯頭罩、篦冷機(jī)澆注料發(fā)生爆裂、坍塌的情況。

　　2.爆裂的機(jī)理分析
　　目前，我國水泥生產(chǎn)線的窯頭罩、篦冷機(jī)熱段及前窯口部位澆注料容易產(chǎn)生爆裂的現(xiàn)象。分析其原因，主要是在烘窯階段，由于升溫過快導(dǎo)致窯內(nèi)溫度迅速攀升，耐火材料內(nèi)的自由水在短時(shí)間內(nèi)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，并隨著襯里溫度的升高，形成一定的蒸汽壓，當(dāng)襯里內(nèi)部的水蒸氣不能及時(shí)擴(kuò)散時(shí)，就會造成壓力的增加，當(dāng)襯里內(nèi)部的水蒸氣壓力失去平衡時(shí)，就會發(fā)生澆注料剝落、脫皮甚至爆裂的現(xiàn)象。

　　對澆注料的爆裂問題，耐火材料制造商在水泥行業(yè)普遍采用加入0.1%～0.3%的有機(jī)纖維，來防止爆裂現(xiàn)象的發(fā)生。有機(jī)纖維在約160℃受熱熔化或燃燒后形成貫穿，并均勻分布的微細(xì)狹長氣孔，它的形成增加了襯里材料的透氣性，起到加速排水、緩沖水蒸汽壓力的作用，防止在烘烤和開窯投料階段，溫度急劇變化引發(fā)襯里爆裂現(xiàn)象。但是，使用有機(jī)纖維存在著澆注料不易分散、加入量多、影響強(qiáng)度等問題。

　　3.解決爆裂問題的5點(diǎn)建議
　　應(yīng)該指出的是，只要水泥廠家合理安排水泥窯各部位的施工時(shí)間，嚴(yán)把耐火澆注料的施工質(zhì)量關(guān)，按照升溫曲線進(jìn)行烘窯和投料，耐火澆注料的剝落、脫皮及爆裂現(xiàn)象是完全可以避免的。結(jié)合水泥窯耐火澆注料施工作業(yè)指導(dǎo)書和筆者的經(jīng)驗(yàn)，提出下面5點(diǎn)建議：

　　①由于各水泥生產(chǎn)企業(yè)在檢修期間均存在著設(shè)備維修、澆注料施工等各方的交叉作業(yè)，因此各部門必須協(xié)調(diào)好，做好水泥窯各部位澆注料施工進(jìn)度時(shí)間安排。對一些難于烘烤部位（篦冷機(jī)、窯頭罩和前窯口）的澆注料，要優(yōu)先澆注施工，預(yù)留足夠的養(yǎng)護(hù)時(shí)間；同時(shí)要做好對施工單位的監(jiān)督工作，澆注料的攪拌、加水量、支模、養(yǎng)護(hù)等各方面要嚴(yán)格按照施工說明書進(jìn)行。②窯頭罩部位施工時(shí)，最好留出排氣孔，具體打孔要求：間距300mm×300mm，并用Ф5mm木條嵌入，深度為澆注料的一半。③窯頭罩澆注孔封閉以后，要保留8個(gè)通氣孔并做好防水。同時(shí)，為確保前窯口部位耐火澆注料在烘烤中不出現(xiàn)爆裂的現(xiàn)象，施工中最好也要用Ф3mm的竹棍留好排氣孔，排氣孔的布置為每平方米100個(gè)。④對水泥窯的中修、大修，在使用燃燒器噴油烘窯以前，一些特殊部位（窯頭罩、篦冷機(jī)、前窯口）最好使用木柴進(jìn)行烘烤，烘烤時(shí)間不低于12小時(shí)。同時(shí)，在烘窯的過程中升溫速度不能過快，對低水泥系列耐火澆注料，內(nèi)襯厚度在200mm～400mm時(shí)，最佳升溫速度每小時(shí)不大于15℃就完全可以滿足內(nèi)襯升溫的需要。⑤在搶修、事故停窯檢修無烘烤時(shí)間時(shí)，可以采用磷酸鹽結(jié)合耐火澆注料，如PA-852磷酸鹽澆注料（理化指標(biāo)見表）。

　　此類產(chǎn)品具有免烘烤的優(yōu)點(diǎn)，隨著溫度的上升，強(qiáng)度不斷增加。但需要指出的是，該類產(chǎn)品也具有自身的弱點(diǎn)，如耐磨性能差、使用壽命短等缺點(diǎn)。澆注料的爆裂問題是一個(gè)復(fù)雜的問題，與許多因素密切相關(guān)，尤其是在冬季施工時(shí)，更應(yīng)注意。

　　總之，在澆注料中加入0.1%～0.3%的防爆纖維，可以改善產(chǎn)品的防爆性能。前窯口、篦冷機(jī)、窯頭罩等易發(fā)生澆注料爆裂的部位，只要做到合理安排施工，做好施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制、預(yù)留排氣孔、烘烤等各環(huán)節(jié)，耐火襯里的爆裂現(xiàn)象是完全可以避免的。