水泥回轉窯窯口用耐火澆注料技術

　　在傳統(tǒng)水泥回轉窯中，不定形耐火材料主要用于前、后窯口和濕法窯鏈條帶等部位，其品種有：高鋁質耐火澆注料和鋼釬維增強耐火澆注料等；在PC窯和SP窯中，除用于前、后窯口部位外，在分解爐、預熱器、三次風管、窯門罩和冷卻機等部位也廣泛使用不定形耐火材料，其品種有：剛玉質和高鋁質耐火澆注料、鋼纖維增強耐火澆注料、耐堿澆注料、自流耐火澆注料和隔熱澆注料等，用量約占整個窯用耐火材料的1/3。因此，不定形耐火材料在新型窯中占有重要地位。

　　1.回轉窯窯口耐火澆注料的使用條件

　　回轉窯窯口耐火襯是窯襯的薄弱環(huán)節(jié)，特別是前窯口耐火襯，使用溫度在1100℃左右，需要承受急冷、急熱氣流沖擊，高溫水泥熟料磨損和高溫有害氣體堿腐蝕等，使用條件十分苛刻。襯體的損毀主要是：開裂、剝落和磨蝕，故要求耐火材料必須具有良好的抗熱震性、耐磨性和耐堿性。

　　回轉窯窯口筒體不變形時，一般可用抗剝落的高鋁磚、尖晶石磚和直接結合鎂鉻磚等定型制品砌筑，并用優(yōu)質泥漿做接縫料，以便形成整體，防止掉磚，提高壽命。然而，筒體變形普遍存在，故用耐火澆注料澆灌，鋼殼上焊上鉚固釘，澆注料中摻加鋼纖維增強耐火澆注料，按規(guī)程施工和烘烤，來滿足窯口筒體襯的生產需要。

　　在國外，水泥窯前窯口上廣泛采用剛玉質和高鋁質鋼纖維增強耐火澆注料，其使用壽命可達2～8個。澆注料的高鋁含量高、強度高。因此，抗熱震性差、易開裂剝落，降低使用壽命。生產實踐證明，鋼纖維增強高鋁質耐火澆注料的使用效果，比剛玉質澆注料要好。

　　2.回轉窯窯口用耐火澆注料的研發(fā)

　　回轉窯窯口用鋼纖維增強剛玉質和高鋁質耐火澆注料，在多年使用中易發(fā)生開裂剝落，即抗熱震性不好，使用壽命較低。據此，北京通達、浙江錦誠和開封特耐等單位，研發(fā)了高鋁質耐火澆注料、高鋁莫來石質澆注料和莫來石質耐火澆注料等，使用壽命一年以上，獲得了良好的使用效果。

　　眾所周知，黏土磚的抗熱震性和耐堿性優(yōu)于高鋁磚，原因是鋁含量低；強度高、耐磨性好、抗震性差。在窯口用澆注料中，Al₂O₃ 含量為50%～70%，強度適中（既兼顧耐磨性，又有適宜的抗熱震性），烘干和耐壓強度（1100℃）分別約為40MPa和70MPa。應當指出，耐火澆注料是由骨料、粉料、結合劑和外加劑（物）等組成，使用前基質中的相組成處于非平衡狀態(tài)，使用時在高溫作用下，基質中的各組分將遵循相平衡關系重新組成新的相平衡（即獲得優(yōu)良的使用性能和原位反應）。因此，應當選擇適用的組成材料，優(yōu)化配料設計，達到良好的燒結性、體積穩(wěn)定性、耐蝕性和高溫力學性能。

　　①主體材料的選用

　　前窯口耐火襯因急冷、急熱頻繁，使用溫度在800℃～1250℃范圍內，可起到承受水泥熟料磨損和堿腐蝕的作用。耐火澆注料主體材料的選用，必須根據其使用條件決定，以達到既成本低又好用的目的。

　　耐火骨料選用二三級礬土熟料、焦寶石和莫來石等，臨界粒徑放大，并應合理進行顆粒級配，達到致密化，有利于提高材料的抗熱震性和強度。

　　耐火粉料、結合劑和外加劑（物）等材料，是耐火澆注料的基質材料，也必須進行合理的顆粒級配，以便提高其性能。在常溫下，能獲得施工強度，在高溫作用下，易發(fā)生相轉變、進行燒結。同時，材料之間會產生原位反應，其微膨脹能抵消燒結收縮，提高澆注料的抗熱震性和強度。

　　耐火粉料選用剛玉、礬土熟料、莫來石和碳化硅等材料，破碎成各種粒級進行組配。同時，應加超微粉填充空隙，且活性大、易產生原位反應，提高基質性能。

　　結合劑選用鋁酸鈣水泥、超微粉和磷酸鹽等，一般復合使用；其用量應確保拆模強度，并使烘干耐壓強度達到40MPa左右。

　　②外加劑（物）的選用

　　不定形耐火材料是典型的原位反應耐火材料，因此外加劑（物）的選用十分重要，必須確保施工性能、烘烤性能，高溫下原位反應的進行，可獲得優(yōu)良的材料性能。窯口耐火澆注料用的外加劑（物）主要有：分散劑、促凝劑、增塑劑、燒結劑、膨脹劑和防爆劑等?，F(xiàn)重點介紹一下燒結劑，其品種材料有生黏土、鋯英石、鈦和錋化物等。該類物質在使用溫度下，進行原位反應，生成一定數量的莫來石晶體、鋯石相、鈦鋁酸鹽晶體和不一致熔融化合物（2Al₂O₃·B₂O₃）等，伴有體積膨脹產生微裂紋，能補償其燒結收縮，從而使?jié)沧⒘袭a生燒結強度，耐腐蝕能力和良好的抗熱震性。

　　燒結劑用量因品種材料而異（一般為1%～7%），過量用燒結劑，原位反應產生較大的膨脹和液相，致使?jié)沧⒘峡篃嵴鹦院湍臀g性降低，也影響使用效果。因此，應根據使用溫度、燒結層厚度、體積穩(wěn)定性和耐蝕性要求，合理選用燒結劑的品種和用量，以滿足實際使用要求。

　　外加劑（物）主要有耐熱鋼纖維等，在窯口用耐火澆注料中，選用446號和304號鋼纖維，可滿足使用要求（用量為1%～4%）。其作用是能抑制基質產生裂紋或阻止裂紋擴展，提高料的抗熱震性。實驗證明，冷熱循環(huán)10次后的抗折強度，鋼纖維增強耐火澆注料比未加鋼纖維的澆注料高3～4倍（即提高抗熱震性），在前窯口耐火襯上使用，使用壽命一年以上。因此，在窯口用耐火澆注料中，必須加耐熱鋼纖維。應當指出，配制鋼纖維耐火澆注料時，必須將鋼纖維均勻混拌在澆注料中，防止鋼纖維成團，否則將降低窯口耐火襯的使用壽命。

　　總之，回轉窯窯口用耐火澆注料的材料組成，應根據其使用條件來確定，并保證基質料間原位反應、燒結性和體積穩(wěn)定性，從而獲得良好的抗折強度、抗熱震性和耐腐蝕性。同時，適量添加外加劑（物），并合理選擇其品種和用量，才能提高材料的施工性能和使用性能。鋼纖維增強鋁莫來石質耐火澆注料，在窯口使用的作用已初見成效，應大力推廣使用。