大型水泥回转窑用耐火材料课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大型水泥回转窑用耐火材料,大型水泥回转窑用耐火材料,1,水泥,水泥定义,水泥历史,水泥种类,粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌成浆体后能在空气或水中硬化，用以将砂、石等散粒材料胶结成砂浆或混凝土。,1824,年英国人阿斯普丁取得了专利被命名为波特兰水泥；,1833,年全世界第一袋商业水泥是由法国企业“拉法基”所生产,1886,年英国人澳门英泥青州厂,硅酸盐水泥,火山灰水泥,粉煤灰水泥,矿渣水泥,铝酸盐水泥,硫铝酸盐水泥,铁铝酸盐水泥,氟铝酸盐水泥,水泥水泥定义水泥历史水泥种类粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌,2,2011,新增,3,亿吨产能,发展速度世界第一,产量,20.6,亿吨,占世界总产量,60%,新增,4000t/d,干法生产线,87,条,生产设备发展快,熟料耗煤,100kg/t,水泥耗电,100KVA/t,单位能耗较高,计算机应用水平低,高技术含量较偏少,CO,2,排放量惊人,环境影响较大,中国水泥工业现状,2011 新增3亿吨产能产量20.6亿吨新增4000t/d干,3,大型水泥回转窑用耐火材料课件,4,窑外预分解系统,悬浮预热器,回转窑系统,冷却系统,新型干法水泥回转窑示意图,3,、 大型水泥回转窑对耐火材料的要求,三次风管,窑外预分解系统悬浮预热器回转窑系统冷却系统新型干法水泥回转窑,5,大型水泥回转窑与传统水泥窑相比具有以下特点,碱及硫、氯等挥发性组分侵蚀严重,烧结温度提高，破坏加剧,烧结温度达到了14001500，二次风温度达1200，出窑熟料温度可达1400以上,筒体转速提高，直径增大，应力破坏。,要求耐火材料要有更高的整体稳定性和抗应力破坏能力,冲刷磨损加剧导致耐火材料的破坏严重,根据不同部位耐火材料损毁机理有针对性地研究、生产特殊种类耐火材料,大型水泥回转窑与传统水泥窑相比具有以下特点,6,回转窑耐火材料损毁原因,化学侵蚀损毁，约占损毁的,27%,机械应力损毁，约占损毁的,37%,热应力损毁，约占损毁的,36%,回转窑耐火材料损毁原因化学侵蚀损毁，约占损毁的27%机械应力,7,对耐火材料要求,总体要求：,提高抗侵蚀性、热震稳定性和耐磨性,提高抗侵蚀。加入碳化硅、氧化锆、氧化铬及铝镁尖晶石等，降低气孔。,提高热震稳定性。合理选择生产工艺，使,气孔分布,及强度有利于缓解应力，阻止裂纹扩散。,提高,耐磨性,。选择具有中、,高温热态强度,的材料，降低材料的临界粒度。,改变施工方式。采用自流浇注料、喷涂料、,防爆浇注料,和热硬性材料。,对耐火材料要求 总体要求：,8,对耐火材料要求,提高抗应力能力，增加高温强度,增加保温性能,复合砖、保温材料,科学、合理的砖型，准确的砖外形尺寸,利用Ansys、Dynaform和Aabaqus等有限元软件分析回转窑各部位应力，,利用MathCAD进行内衬的传热计算，利用Autocad进行,砖型设计,砖的砌筑,预留膨胀缝：正确使用火泥和纸板,砖的使用,烘烤、冷却、挂窑皮、维护窑皮等。,对耐火材料要求提高抗应力能力，增加高温强度,9,4,、水泥回转窑用耐火材料,4、水泥回转窑用耐火材料,10,预热与预分解系统,预热器系统,普通耐碱砖,耐碱浇注料,抗结皮耐火浇注料,分解炉,抗剥落高铝砖,抗结皮耐火浇注料,高铝质低水泥耐火浇注料,绝热保温材料,硅钙板,耐火纤维,隔热砖,轻质浇注料,预热与预分解系统普通耐碱砖抗剥落高铝砖硅钙板,11,回转窑系统,烧成带,上下过渡带,分解带,前后窑口,安全带,喷煤管,镁铬砖,镁铁尖晶石砖,镁锆砖,镁钙砖等,尖晶石砖,镁锆砖,镁铝铬,硅莫砖,抗剥落高铝砖等,尖晶石砖,抗剥落高铝砖,硅莫砖,高铝砖等,刚玉、刚玉-莫来石、高铝质耐火浇注料,磷酸盐砖,钢纤维增强磷酸盐砖等,抗剥落高铝砖,硅莫砖,磷酸盐砖等,刚玉-莫来石浇注料、钢纤维增强浇注料、低水泥高铝浇注料等,回转窑系统烧成带上下过渡带分解带前后窑口安全带喷煤管 镁铬砖,12,冷却系统（含三次风管）,抗剥落高铝砖,磷酸盐耐磨砖,耐碱浇注料,钢纤维增强耐火浇注料,高耐磨耐火浇注料,莫来石高强耐火浇注料,高铝低水泥耐火浇注料,刚玉质浇注料等,冷却系统（含三次风管）抗剥落高铝砖,13,回转窑位置（m）,耐火材料种类,耐火材料重量（t）,容重t/m,3,备注,01,碳化硅刚玉浇注料,13.5,3.05,15,硅莫耐磨砖,36.2,2.7,配套火泥2吨,525,直接结合镁铬砖,200.7,3,配套火泥3吨,2530,尖晶石砖,50.4,3,配套火泥1.5吨,3046,硅莫复合砖,144.2,2.7,配套火泥2吨,4656,抗剥落高铝砖,103,2.6,配套火泥2吨,5671,磷酸盐高铝砖,134.9,2.7,配套火泥2吨,7172,钢纤维增强浇注料,8,2.7,合计690.9,6000t/d,回转窑配砖,回转窑位置（m）耐火材料种类耐火材料重量（t）容重t/m3备,14,以高纯原料,(,主要是电熔或高纯烧结镁砂和铬矿,),经过高压成型,高温烧成,晶相间直接结合,具有气孔率低、耐压强度高、高温下抗侵蚀、抗热震和抗剥落性好等性能，特别是挂窑皮性能优异。,直接结合镁铬砖,以高纯原料(主要是电熔或高纯烧结镁砂和铬矿),经过高,15,直接结合镁铬砖性能指标,4,4,4,4,4,热震稳定性（,1100,-,冷水，次）,不少于,1600,1600,1580,1580,0.2MPa,荷重软化开始温度，,不低于,40,40,40,40,35,常温耐压强度，,不小于,2930,2950,2980,2980,3000,体积密度，,kg/m,3,不小于,18,18,19,19,19,显气孔率，,%,不大于,2.5,2.8,2.8,3,SiO,2,，,%,不大于,4,6,9,9,12,Cr,2,O,3,，,%,不小于,80,85,70,70,60,MgO,，,%,不小于,DMC,-,4,CMC,-,6,DCM,-,9,-,A,DMC,-,9,-,B,DMC,-,12,性能指标,项目,直接结合镁铬砖,4,4,4,4,4,热震稳定性（,1100,-,冷水，次）,不少于,1550,1600,1600,1580,1580,0.2MPa,荷重软化开始温度，,不低于,40,40,40,40,35,常温耐压强度，,MPa,不小于,2930,2950,2980,2980,3000,体积密度，,kg/m,3,不小于,18,18,19,19,19,显气孔率，,%,不大于,2.5,2.8,2.8,3,3.2,SiO,2,，,%,不大于,4,6,9,9,12,Cr,2,O,3,，,%,不小于,80,85,70,70,60,MgO,，,%,不小于,DMC,-,4,CMC,-,6,DCM,-,9,-,A,DMC,-,9,-,B,DMC,-,12,性能指标,项目,直接结合镁铬砖,直接结合镁铬砖性能指标44444热震稳定性（1100-冷水,16,普通镁铬砖、半直接结合镁铬砖,普通镁铬砖以方镁石、镁铬尖晶石和少量硅酸盐为主晶相的碱性耐火制品。产品具有耐高温，抗侵蚀，抗热震，高温下体积稳定等特点。,半再结合镁铬砖采用优质,镁砂,、,电熔镁铬砂,为原料，制品具有较好的热震稳定性，抗水泥熟料侵蚀性强的特点,。,普通镁铬砖、半直接结合镁铬砖 普通镁铬砖以方镁石、镁铬,17,原料：,高纯镁砂,和,铁铝尖晶石,；,工艺：合理级配、高压成型、严格控制烧成温度及烧成气氛；,特点,:,良好的柔韧性和热震稳定性、高温体积稳定性好、,荷软温度高、挂窑皮性能优异。,镁,-,铁铝尖晶石砖,2.6,2.6,热导率,W/MK,不大于,1650,1600,0.2Mpa,荷重软化温度,不小于,55,45,常温耐压强度,MPa,不小于,2.9,3,体积密度,g/cm,3,不小于,16,17,显气孔率,%,不大于,4.0,-,7.0,3.0,-,5.0,Al,2,O,3,%,1.5,2,SiO,2,%,不大于,5,-,6,5,-,7.5,Fe,%,88,85,MgO,%,不小于,2.6,2.6,热导率,W/MK,不大于,1650,1600,0.2Mpa,荷重软化温度,不小于,55,45,常温耐压强度,不小于,2.9,3,体积密度,g/cm,3,不小于,16,17,显气孔率,%,不大于,4.0,-,7.0,3.0,-,5.0,Al,2,O,3,%,1.5,2,SiO,2,%,不大于,5,-,6,5,-,7.5,Fe,O,88,85,MgO,%,不小于,高韧性镁铁尖晶石砖,镁铁尖晶石砖,项目,原料：高纯镁砂和铁铝尖晶石；镁-铁铝尖晶石砖 2.62.6热,18,镁钙砖是由煅烧的镁钙砂制成的碱性耐火材料，通常,CaO,含量达到,40%,以上，,主要用于回转窑烧成带。,易粘窑皮的原因：, 1450,时熟料中,C,2,S,（熔点,1900,）与砖中,CaO,发生化学反应，在砖,界面上生成,C,3,S,（熔点,2130,），形成坚固而稳定的窑皮；, CaO,与熟料反应提高了熔体的粘度，熟料熔体难渗透到砖的内部，从而,减少了砖的腐蚀剥落，稳定了窑皮,;, 因窑皮厚，耐火砖表面温度降低，经受的热负荷与化学侵蚀减轻，,同时窑壁散失的热量减少。,问题：如何解决生产、储存和使用过程中的水化问题。,镁钙砖,镁钙砖是由煅烧的镁钙砂制成的碱性耐火材料，通常CaO含量达,19,以电熔镁砂、,锆英砂,为主要原料，经高压成型、高温烧成而制得。结构致密、气孔小且分布均匀、高温强度大、热震稳定性好、抗碱侵蚀性及挂窑皮性能优异，适用于水泥回转窑的烧成带,。,镁锆砖,以电熔镁砂、锆英砂为主要原料，经高压成型、高温,20,镁铝尖晶石砖,用高纯镁砂和合成的,镁铝尖晶石,为主要原料，主晶相为方镁石和尖晶石，有良好的耐侵蚀、抗剥落及耐高温等特点，可用于大型干法水泥回转窑的过渡带。,镁铝尖晶石砖 用高纯镁砂和合成的镁铝尖晶石为主要原料，,21,硅莫耐磨砖,以特级,高铝矾土熟料,、,碳化硅和金属硅,为主要原料，经高压成型、高温烧成而制得。常温及高温强度大、热震稳定性好、在使用过程中不断形成保护层、耐磨性好及抗剥落性强，适用于水泥窑的下过渡带、冷却带、窑口等部位。,项 目,指 标,标准,典型值,Al,2,O,3, %,58,61.85,SiC+SiO,2, %,35,36.24,显气孔率, %,22,18,0.2MPa荷重软化开始温度, ,1550,1650,常温耐压强度 ,MPa,80,92,热震稳定性(1100,水冷),次,20,24,硅莫耐磨砖 以特级高铝矾土熟料、碳化硅和金属硅为主要,22,钢纤维增强耐磨高铝砖,以,刚玉,和特级矾土为主要原料，加入适量,耐热不锈钢纤维,(,约,1.5%),，经高压成型、中温热处理而制成。具有较好的韧性和抗机械冲击性能，体积稳定，热震稳定性好。用于水泥窑前、后窑口、冷却机、窑内衬等部位。,钢纤维增强耐磨高铝砖 以刚玉和特级矾土为主要原料，加,23,磷酸结合高铝砖和磷酸盐结合耐磨砖,磷酸,盐结合高铝砖和磷酸盐结合高铝耐磨砖是用致密矾土熟料为骨料，分别以磷酸和,磷酸铝,为结合剂，经高压成型、中温热处理而制得。制品的热震稳定性、耐磨性和抗化学侵蚀性优良，但高温性能较差。用于回转窑的预热带、分解带及窑门罩、冷却机内衬等。,磷酸结合高铝砖和磷酸盐结合耐磨砖 磷酸盐结合高铝砖和,24,抗剥落高铝砖,以特级高铝矾土熟料为主要原料，通过加入,锆英砂、蓝晶石、红柱石,等,相变原料，提高其抗热震稳定性能力。具有抗剥落能力强，抗钾、钠、,硫、氯及碱性盐的侵蚀，低导热率等性能，是水泥窑过渡带及分解带的,理想材料，还可用于水泥窑的窑门罩、冷却机等部位。,水泥窑及其它热工窑炉,用途,25,25,25,20,热震稳定率,次,(1100,水冷,),1500,2h,+0.1,-,0.3,1500,2h,+0.1,-,0.3,1500,2h,+0.1,-,0.3,1500,2h,+0.1,-,0.3,重烧线变化率,%,1550,1550,1500,1470,荷重软化温度,70,60,60,60,常温耐压强度,MPa,2.75,2.70,2.65,2.65,体积密度,g/cm,3,22,22,22,22,显气孔率,%,1790,1790,1790,耐火度,1.5,1.5,1.5,1.7,Fe,2,O,3,%,85,80,75,74,Al,2,O,3,%,B85,B80,B75,B74,品牌,项目,抗剥落高铝砖,水泥窑及其它热工窑炉,用途,25,25,25,热震稳定率,次,(1100,水冷,),1500,2h,+0.1,-,0.3,1500,2h,+0.1,-,0.3,1500,2h,+0.1,-,0.3,1500,2h,+0.1,-,0.3,重烧线变化率,%,1550,1550,1500,荷重软化温度,70,60,60,常温耐压强度,2.75,2.70,体积密度,g/cm,22,22,22,22,显气孔率,%,1790,1790,1790,1790,耐火度,1.5,1.5,1.5,1.7,Fe,2,O,3,%,85,80,75,Al,2,O,3,%,B85,B80,B75,品牌,项目,抗剥落高铝砖,抗剥落高铝砖 以特级高铝矾土熟料为主要原料，通过加入锆英,25,耐碱砖 、耐碱浇注料 、钢纤维增强耐火浇注料,耐碱砖,：耐碱砖指以低铝耐火粘土、硅石、焦宝石、,废瓷,和适量的添加剂为主要原料制成。产品具有体积稳定、抗碱侵蚀能力强、耐渗透等特点。用于水泥窑的预热器、分解炉、三次风管等部位。,耐碱浇注料,：,耐碱浇注料系以硅酸铝质材料作耐火骨料和粉料，用铝酸盐水泥和外加剂配制的浇注料。具有良好的高温性能和耐碱侵蚀性能，高强型还具有强度高、耐磨性好，可以在大中型干法水泥窑窑口、预热器和风管等系统中使用。,钢纤维增强耐火浇注料,：以高铝矾土熟料或刚玉等为骨料和粉料，加入结合剂和适量的耐热不锈钢纤维具有强度高、韧性好、热震稳定性好，抗剥落和耐磨性强的特点。使用于水泥回转窑窑口、冷却机、喷煤管、分解炉、预热器等部位。,耐碱砖 、耐碱浇注料 、钢纤维增强耐火浇注料 耐碱砖：耐碱砖,26,高强度高铝质刚玉质耐火浇注料,以刚玉、矾土、,- Al,2,O,3,和,SiO,2,微粉,为主要原料，用,CA-80,或,CA-71,水泥作结合剂并加入,减水剂,等,添加剂,，具有良好的高温性能，用于水泥回转窑窑头等部位。,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,110,24h,烧后线变化率,(%),100,80,100,100,80,1100,3h,100,80,100,100,80,110,24h,冷态耐压强度,(,MPa,),15,8,15,1500,3h,13,8,13,10,8,1100,3h,13,8,13,10,8,110,24h,冷态抗折强度,(,MPa,),4,1,6,15,20,SiO,2,(%),92,93,90,78,75,Al,2,O,3,(%),化学成份,3.00,3.00,3.00,2.65,2.60,烘干体积密度,(g/cm,3,),1700,1750,1650,1600,1500,最高使用温度,LGJ,-,18S,LGJ,-,18,LGJ,-,17,LGJ,-,16,LGJ,-,15,牌号,刚玉质,高铝质,类型,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,110,24h,烧后线变化率,(%),100,80,100,100,80,1100,3h,100,80,100,100,80,110,24h,冷态耐压强度,(,MPa,),15,8,15,1500,3h,13,8,13,10,8,1100,3h,13,8,13,10,8,110,24h,冷态抗折强度,(,MPa,),4,1,6,15,20,92,93,90,78,75,化学成份,3.00,3.00,3.00,2.65,2.60,烘干体积密度,(g/cm,1700,1750,1650,1600,1500,最高使用温度,LGJ,-,18S,LGJ,-,18,LGJ,-,17,LGJ,-,16,LGJ,-,15,牌号,刚玉质,高铝质,类型,高强度高铝质刚玉质耐火浇注料 以刚玉、矾土、,27,耐火泥浆,1,、成分相似,2,、砌筑性能好,3,、粘结性好,4,、使用性能好,5,、不同材质不能混用,辅助耐火材料,隔热材料,轻、薄、隔热,（热 冷）,（冷 热）,耐火泥浆辅助耐火材料 隔热材料,28,5,、关于水泥生产过程无铬化,六价铬的危害,5、关于水泥生产过程无铬化六价铬的危害,29,30,30,水泥行业的铬污染,2011,年中国水泥产量为,20.6,亿吨，接近世界水泥产量的,60%,。,水泥中的,Cr,6+,含量,欧洲,：,2ppm,中国：,10-30ppm,Cr25Ni20,镁铬质耐火材料,3030水泥行业的铬污染2011年中国水泥产量为20.6亿吨,30,31,31,镁铬残砖的处理及污染,镁铬残砖中,Cr,6+,为,0.1-0.5%,2Cr,(,),2,O,3,+3O,2,+4R,2,O,4R,2,Cr,(,),O,4,我国水泥行业每年消耗镁铬耐火材料,40-50,万吨。,每年用后的镁铬残砖约为,15,万吨。如按照,Cr,6+,含量为,0.2%,计，则每年排放,300,吨六价铬；若稀释成,I,类水质，则需要,300,亿立方米水。 相当于一个鄱阳湖的蓄水。,我国最大的淡水湖,鄱阳湖,3131镁铬残砖的处理及污染镁铬残砖中Cr6+为0.1-0.,31,32,32,生产流程的无铬化,Cr25Ni20,镁铬质耐火材料,悬浮预热器内筒陶瓷化,MgO-FeO,Al,2,O,3,材料,3232生产流程的无铬化Cr25Ni20镁铬质耐火材料悬浮预,32,33,33,反应烧结,SiC,直径,2-4.5,米 高度,1.5-3.6,米,陶瓷内筒装置结构与材质,3333 反应烧结SiC直径2-4.5米 高度1,33,欧洲自,1993,年起即已禁止镁铬砖用于水泥回转窑。,我国自上世纪九十年代也已启动了无铬化研究，国家将“铬”列入“十二五”重点治理规划。,我国的无铬化研究得到国家“九五”攻关、,863,等项目资助。,无铬砖种类：,镁白云石砖、镁铝尖晶石砖、,MgO-,铝铁尖晶石砖等,MgO-Hercynite,（,FeOAl,2,O,3,）系列,RHI,公司拥有电熔法生产,Hercynite,的专利技术。,国内在烧结法生产,Hercynite,技术上取得突破性进展。,耐火材料的无铬化,欧洲自1993年起即已禁止镁铬砖用于水泥回转窑。耐火材料的无,34,牌号,项目,镁铁尖晶石砖,RT-MHC-85,镁铁/铁铝尖晶石砖,镁铁/镁铝尖晶石砖,镁铝/镁铁尖晶石砖,镁铝/铁铝尖晶石砖,镁铝尖晶石（锆）砖,MgO （%） ,85,85,85,85,85,85,Al,2,O,3,（%） ,1-2,3-4,4-5,4-6,4-6,5-7,SiO,2,（%） ,1.5,1.5,1.5,1.5,1.5,1.5,Fe,2,O,3,（%） ,6-8,4-6,4-6,2-3,2-3,1,显气孔率AP,（%）,17,20,20,20,20,20,体积密度BD,（g/cm,3,）,3.00,3.00,3.00,3.00,3.00,3.00,常温耐压强度,CCS（Mpa）,45,45,45,45,45,45,0.2Mpa荷重软化温度T0.6（）,1650,1650,1650,1650,1650,1650,热震稳定性TSR（950空冷）次,100,100,100,100,100,100,热导率（1000）（W/mk）,2.8,2.9,2.9,2.9,2.8,3.0,各种无铬碱性耐火材料性能,牌号镁铁尖晶石砖 镁铁/铁铝尖晶石砖镁铁/镁铝,35,无铬砖的特点,方镁石,-,铝铁尖晶石砖（高纯砂,+,铝铁尖晶石）、,方镁石,-,镁铁尖晶石砖（,高纯砂,+,镁铁尖晶石）,：适用于挂窑皮条件良好的水泥回转窑。该类砖具有较高的,FeOX,含量，不耐,烧蚀,，如果不能很好维护窑皮，耐火材料的寿命将受到很影响。,方镁石,-,镁铁,/,镁铝尖晶石砖（,高纯砂,+,镁铁尖晶石,+,尖晶石）,、方镁石,-,镁铁,/,铁铝尖晶石砖 （,高纯砂,+,镁铁尖晶石,+,铁铝尖晶石）,：具有较低的,FeOX,含量，更好的耐烧蚀性，适合用于烧成和挂窑皮条件欠佳的水泥回转窑。,方镁石,-,镁铝尖晶石（,高纯砂,+,镁铝尖晶石）,系耐火材料：属无,FeOX,的产品，耐烧蚀性很好，但挂窑皮困难，适用于烧成条件比较苛刻或生产白水泥的水泥回转窑。,无铬砖的特点 方镁石-铝铁尖晶石砖（高纯砂+铝铁尖晶石）、,36,无铬砖的发展方向,保存铁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石砖及镁锆砖挂窑皮、抗热震性好，导热系数低优点的前提下，降低材料中,FeOx,和,Al,2,O,3,的含量，以提高耐火材料的耐烧蚀性和抗侵蚀性，力争在,12000,吨,/,日水泥回转窑烧成带使用有所突破。,稳定回转窑操作，保证镁钙砖在操作不正常情况下不水化。,无铬砖的发展方向 保存铁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石砖及镁锆,37,