高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚的研制與應(yīng)用
1.前言
眾所周知,水泥企業(yè)屬于高能耗工業(yè),隨著電力高峰期的到來,水泥企業(yè)將受到拉閘限電約束而影響水泥企業(yè)的正常運轉(zhuǎn),帶來產(chǎn)量的降低和回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等因素。
水泥窯過渡帶廣泛使用不含鉻的鎂鋁尖晶石磚,傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚具有較好的抗侵蝕性能、優(yōu)良的熱震性能,但其導(dǎo)熱系數(shù)較大,容易造成筒體外壁溫度高(350℃以上),散熱損失大,既不節(jié)能,對筒體安全也不利。為了解決傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)較大的問題,本研究采用微孔合成原料制備高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚。
2 試驗
2.1 原位合成微孔輕質(zhì)鎂鋁尖晶石原料
2.1.1 微孔輕質(zhì)鎂鋁尖晶石原料的制備
將鎂質(zhì)原料和氧化鋁質(zhì)原料按照一定比例在球磨機中共磨,并將混合好的原料制備磚坯并在隧道窯內(nèi)高溫?zé)?。合成料隧道窯燒后檢測指標(biāo)如下表所示:
表1 合成料隧道窯燒后指標(biāo)
2.1.2 合成料討論分析
為了得到適合大生產(chǎn)需求的合成料,對其進行礦相、孔徑和顯微結(jié)構(gòu)分析。
1)XRD物相分析
為了研究合成料礦相組成,對其進行XRD衍射分析。分析結(jié)果如圖1所示。
圖1 合成料XRD物相分析
2)孔徑分布
由圖2可知,1#合成料平均孔徑為6.2μm,2#合成料平均孔徑為13.4μm,1#合成料具有較小的平均孔徑。
圖2 合成料孔徑分布
3)顯微結(jié)構(gòu)
圖中淺色部分為尖晶石相,其它為方鎂石
圖3 1#合成料顯微結(jié)構(gòu)
圖4 2#合成料顯微結(jié)構(gòu)
對圖3、圖4中1~7點進行探針分析,尖晶石晶粒里面有 CaO、SiO2、Fe2O3 雜質(zhì),其化學(xué)成分如表2所示。
表2 能譜分析
綜上分析,1#合成料具有較小的平均孔徑和合成較好的鎂鋁尖晶石礦相,采用1#合成料制備高強微孔低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚。
2.2 高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚的研制
2.2.1試樣制備
合成料經(jīng)過破碎再與其他物料進行混煉,再由電螺旋壓力機壓制為磚坯。磚坯經(jīng)過干燥后進入隧道窯進行高溫?zé)?,最終完成高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚的制備。
2.2.2檢測結(jié)果與討論
表3 試樣1#、傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚檢測結(jié)果
由上表可以看出,配方經(jīng)過優(yōu)化后的1#試樣熱震明顯提高,上表中對比了1#和傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚的技術(shù)指標(biāo),高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚具有體密低、熱震優(yōu)良等特點,而在強度和荷軟方面雖然略有些低,但是根據(jù)使用環(huán)境要求來看,可滿足一般回轉(zhuǎn)窯的使用要求。
圖5 試樣1100℃水冷熱震后圖片(1g為1#樣磚)
對產(chǎn)品進行導(dǎo)熱系數(shù)的測量,其結(jié)果如表4所示。
表4 導(dǎo)熱系數(shù)的檢測結(jié)果
從導(dǎo)熱系數(shù)對比情況可知高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)與傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚相比有較大程度的下降。
2.2.3 抗侵蝕性研究
由圖6高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚與傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚抗水泥物料侵蝕試驗對比可知,高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚雖然氣孔率增大、體密降低,但是抗侵蝕性能與傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚相比并沒有下降。
圖6 高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚與傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚抗水泥物料侵蝕試驗
(電爐1500℃×6h)
2.2.4 高強低導(dǎo)鎂鋁尖晶石磚現(xiàn)場應(yīng)用
圖7為國內(nèi)某水泥窯使用高強低導(dǎo)磚時的筒掃溫度曲線,其中普通鎂鋁尖晶石磚位置(17.4-17.8 m)筒掃溫度偏高,出現(xiàn)峰值,最高溫度達(dá)到370℃左右,而使用高強低導(dǎo)磚的位置(17.8-19.8 m)從筒掃溫度曲線看有明顯的下降趨勢,最終下降到300℃以下。由現(xiàn)場使用情況可知,高強低導(dǎo)磚可有效降低水泥窯筒體溫度,降低水泥窯能耗,起到環(huán)保節(jié)能的作用。
圖7 國內(nèi)某水泥窯筒掃溫度曲線
3 結(jié)論
(1)鎂質(zhì)原料和氧化鋁質(zhì)原料按照一定比例共磨制備的鎂鋁尖晶石合成料,具有較好的鎂鋁尖晶石礦相,微孔特征明顯,其平均孔徑可達(dá)6.2μm。
(2)采用微孔鎂鋁尖晶石合成料制備的鎂鋁尖晶石磚與傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚相比,雖具有較高的氣孔率,但是其微孔結(jié)構(gòu)保證抗侵蝕和高溫性能指標(biāo)不受影響,熱震性能明顯改善,同時微孔結(jié)構(gòu)可以明顯降低導(dǎo)熱系數(shù),從而降低筒體溫度,達(dá)到節(jié)能的效果。
編輯:陳宗勤
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