水泥窑用耐火材料如何降低消耗

 

近年来，国内新上水泥生产线全部为大型干法回转窑，干法水泥比重已达85%，通常采用易挂窑皮且热震稳定性能较好的镁铬砖用于烧成带，尖晶石砖或硅莫砖用于过渡带，高铝砖用于分解带，隔热型耐碱粘土砖或普通型粘土砖用于加热带，耐火浇注料或适用的耐火砖用于前后窑口。

在预热系统内，普通型耐碱粘土砖及耐碱浇注料用于预热器系统，抗结反碳化硅浇注料用于窑尾烟室，高强型耐碱粘土砖和高耐磨耐火浇注料用于三次风管，抗剥落高铝砖用于分解炉及窑门罩，并配用大量的耐火浇注料、系列隔热砖和系列硅酸钙板。镁质耐火材料主要用于水泥窑的烧成带和过渡带，并起着关键作用，如果没有镁质耐火材料，水泥窑将无法正常运行。但是在水泥窑烧成带大部分采用的镁铬砖中，含有10%～20%的铬矿石。铬提供耐火材料良好的抗热震性、挂窑皮性，并降低导热率，延长了窑衬使用寿命，但使用时产生了铬公害，主要在高温、碱和氧化性气氛存在时，部分Cr3+会转化成有毒致癌的Cr6+，挥发并凝结在耐火材料的冷端。一些发达国家已制定法规限制镁铬砖的使用，或对其进行强制性的解毒处理。

主要水泥窑用耐火材料生产企业分布及发展状况:我国是世界上大的水泥耐火材料生产国，产量约占世界总产量的60%，生产企业主要集中在河南新密、辽宁营口、山东淄博等地。经过多家企业通过强强联合、兼并重组、相互持股等方式进行战略整合，推进了耐火材料工业组织结构的调整、优化和产业升级，使水泥回转窑用耐火材料生产企业由内向型向外向型转变，提高了行业生产集中度，增强了耐材企业的整体竞争能力。河南新密一批企业，通过进口国外和购买国内全自动大吨位液压机和高温节能隧道窑，企业的装备水平明显提升，与国外先进企业的差距越来越小。在品种结构调整方面，随着水泥窑大型化技术进步的要求，研制开发了一系列品种的碱性和铝硅系配套产品，满足了水泥窑正常生产运行，为我国水泥工业的发展奠定了坚实的基础。

水泥窑用绿色耐火材料取得的成绩:水泥工业镁铬残砖的污染问题十分严重，大量使用镁铬砖无疑对人民的健康和环境造成巨大的损害，为此，我国正在研究制定镁铬砖在水泥窑衬限用的相关法律法规，在条件成熟后实施。围绕水泥窑用镁铬砖产生铬公害问题，水泥窑耐火材料企业已经做好产品更新换代准备，并进行了应用，取得了显著成绩。新型镁铁铝复合尖晶石砖已在华润水泥、南方水泥、中联水泥、尧柏水泥等大型水泥集团使用，获得了良好的使用效果。无铬化配套方案目前已在鹿泉鼎鑫、邯郸太行、广西东泥、永州莲花、河北京兰、海螺集团、冀东水泥、津巴布韦、安哥拉等国内外多个项目上应用，应用效果得到客户的认可。镁铁尖晶石砖及无铬化配套方案已在重庆天助水泥、富丰水泥、湖南韶峰水泥、新疆天山多浪水泥取得了满意的效果。无铬尖晶石砖及其他产品配套方案先后在德国海德堡水泥和河北鹿泉曲寨水泥等国内外多家大型干法水泥窑使用，并深受用户满意。同时，上述企业为水泥工业全窑配套供应不定形耐火材料、铝硅质烧结耐火材料(硅莫砖、硅莫红砖、抗剥落砖)、碱性耐火材料(包括镁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石、镁铁铝尖晶石砖、镁铬砖)。

降低水泥窑耐火材料消耗的管理措施 

在水泥产能严重过剩的环境下，降低生产成本成为水泥企业立足发展的重要途径。耐火材料的消耗也是水泥工厂不可忽视的成本之一。行业内吨熟料耐火材料成本消耗一般在2.5～4.0元。对一条设计5 000 t/d的熟料生产线，保守估算按5 400 t/d，运转率仅为60%，则其耐火材料成本消耗就是295.65万元～473.04万元，显而易见，如果能将耐火材料成本单耗由4.0元/t降低至2.5元/t，则每年度可减少成本支出近200万元。要实现这样的成本节约，离不开科学的管理。

1 耐火材料配置优化根据不同材料的性能指标合理优化水泥窑耐火材料配置，\大限度发挥材料自身性能，延长其使用寿命，是有效延长耐火材料寿命、降低其消耗的前提。经过多年多条生产线的统计数据，我公司形成了一套基本的窑衬砖配置，有几个关键点是烧成技术人员须根据每条窑的具体工况适当调整的。（1）窑口浇注料。窑口浇注料的寿命不能以损坏窑口端节为代价，须切实起到保护窑口端节作用。每次更换时须详细检查窑口铁螺丝是否有松动、窑口铁外端面有无裂纹，如有则须更换窑口铁，避免因窑口铁松动影响窑口浇注料寿命。（2）窑口砖的长度。窑口砖是强度高但荷重软化温度较低的一种砖，砌筑在窑口浇注料后保护窑口浇注料，不宜配置过长，否则一旦火焰调整不合适或液相出现，容易出现烧砖隐患。（3）烧成带。烧成带即主窑皮区域，也即窑皮稳定区域。窑皮除受原燃材料和火焰控制的影响外，也同时受挂窑皮、砖配置长短的影响。我公司配置的原则是按照4.5～5.2倍窑径长度掌握，煤质好时选下限，煤质差时选上限。（4）上下过渡带砖与烧成带的分界。下过渡带是否适当配置部分镁铝尖晶石砖完全取决于该部分是否长窑皮，停窑后该处窑皮是否脱落，如果该处窑皮消长频繁则说明有明显过渡带，宜配置镁铝尖晶石砖；反之则应配置烧成带用的易结窑皮的砖。上过渡带同理也需要详细观察窑内副窑皮分布区域，有副窑皮区域应配置镁铝尖晶石砖。但因为镁铝尖晶石砖导热系数大，其寿命后期筒体温度可高达370～380 ℃，热耗高且对窑筒体热侵蚀严重，所以上过渡带该砖宜短不宜长。（5）原则上轮带下方不更换耐火砖品种，因为不同耐火砖导热系数不同，筒体温度不同，对轮带滑移量影响较大。

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