范泳水泥窑协同处置固废对耐火材料的影响及解决方案.

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,*,1,通达耐火技术股份,范泳,：,水泥窑协同处置固废对耐火材料,的影响及解决措施,2,水泥窑协同处置固废对耐火材料的影响及解决措施,一、引言,二、水泥窑协同固废处置现状,三、水泥窑协同固废处置对耐火材料的影响,四、固废处置水泥窑耐火材料对策,五、结论,通达耐火技术股份有限公司,一、引言,水泥窑燃烧温度高，气体和物料接触时间长，窑内高温气体湍流强烈，可使废物完全燃烧。水泥窑又是负压运,有毒有害气体不会溢出，燃烧废物的残渣最终进入水泥熟料，对水泥质量影响甚微，做到废弃物彻底燃烧而无二次污染。,水泥窑协同处置固废对其耐火材料提出了更高，更苛刻的要求，更复杂的工艺环境对长寿命，绿色耐火材料进行新的挑战，提出更优的耐火材料设计，开发新一代绿色耐材成为耐火材料工作者新的课题。,3,二、水泥窑协同固废处置现状,固体废弃物作原燃料的种类：,用作原料的废弃物有：粉煤灰、炉渣、煤矸石、石灰残渣、电石渣、制糖废渣、高炉炉渣、钢渣、铜矿渣、硫酸渣、锑矿尾砂、铝矾土、锡回收渣、磷石膏、氟石膏、化学石膏、硅砂、飞灰、型砂、水厂污泥、河流淤泥等。,用作燃料的废弃物有：石油焦、石墨粉、焦碳屑、废轮胎、橡胶、塑料、造纸工业废料、生活垃圾、肉骨粉、油面岩、泥碳、电池、农作物的杆等，以及碎木屑、纺织废品、有机有害化工废料、医药废弃物等。,4,5,三、固废处理对耐火材料的影响,金属元素化合物与耐火材料的反响,碱、氯、硫等元素化合物与耐火材料的反响,碱、氯、硫等元素化合物与金属锚固件的反响,烧成工艺对耐火材料的影响,通达耐火技术股份有限公司,6,金属元素化合物与耐火材料的反响,在大量固废处置过程中，大量的铅、锌、铋等重金属在碱、氯、硫的影响下生成低熔融化合物，与耐火材料发生反响，损害耐火材料，影响耐火材料的使用周期。,Pb2+S2-=PbS;PbBiO2+Cl-=PbBiO2Cl,MgAl2O4+ZnO=ZnAl2O4+MgO;ZnAl2O4+K2O+3H2O=K2Al2O43H2O+ZnO,锌与镁铝尖晶石作用生成低熔物锌铝尖晶石，又与碱反响生成的化合物致使耐火砖膨胀损坏。,上述化合物熔点低，极易渗入耐火砖内，破坏耐火材料的结构，降低耐材使用寿命。,以上反响主要集中在回转窑局部，该设备温度高，固废处置主要集中于此，生成的各种液相对耐火砖有着不同程度的影响。所以该设备的耐火材料选择对提高窑的运转率有着至关重要的作用。,通达耐火技术股份有限公司,7,碱、硫比值的大小对耐火材料的影响,碱硫比的计算公式：,ASR,1,1,1,有害元素,KCl+K,2,SO,4,、,SO,3,游离,KCl+K,2,SO,4,KCl+K,2,SO,4,、,K,2,O,游离,通达耐火技术股份有限公司,8,1 碱对铝质耐火材料的侵蚀,A3S2+16SiO2+3K2O3KAS6正长石,A3S2+10SiO2+3K2O3KAS4白榴石,2A3S2+8SiO2+6K2O6KAS2钾霞石,生成的KAS6、KAS4、KAS2体积膨胀17%20%，造成耐火材料开裂，结构破坏，使用寿命降低。,2 碱对镁质材料的侵蚀,3MgOAl2O3+4CaO+SO34CaO3Al2O3SO3+3MgO,MgFe2O4+K2O+4SO32KFeS2+MgO+8O2,在高含量碱的作用下，碱与MA尖晶石也起反响，生成碱铝化合物和MgO，致使材料结构发生变化，产生剥落，影响材料的使用寿命。同时MgO中的铁与碱反响生成KFeS2造成尖晶石砖破坏。,通达耐火技术股份有限公司,硫含量过剩的侵蚀情况ASR1,9,硫含量过剩的侵蚀情况ASR1,氧化,2Ca2SiO4MgOSO21/2O2=CaSO4+Ca3MgSiO42,复原,2Ca2SiO4MgOSO23CO=CaS+Ca3MgSiO423CO2,在回转窑设备中，温度高，所以在氧化复原REDOX过程中，出现体积频繁变化，最终导致衬砖损坏，缩短使用寿命。,在预热器系统，硫的富集，容易造成露点腐蚀，使金属锚固件及设备受损，增加设备损坏的危险性。,通达耐火技术股份有限公司,10,碱硫平衡时的侵蚀情况ASR1,碱硫平衡时，所生成的化合物，一局部在高温下挥发随烟气经烟囱排至大气，另一局部被熟料吸收，其余填充在耐火砖的孔隙内，砖体结构致密，对耐火材料的影响相对较小。,通达耐火技术股份有限公司,11,碱、氯、硫对金属锚固件的腐蚀,通达耐火技术股份有限公司,12,工艺对耐火材料的影响,通达耐火技术股份有限公司,生料率值波动的影响,固废处置时，入窑生料的率值、易烧性、液相量、粘度等 频繁发生变化，生料率值发生波动，石灰饱和系数和硅率均处于高值时，生料难烧，窑内温度升高，火火焰难以控制，易烧坏窑皮，致使耐火砖过热损坏；石灰饱和系数和硅率均处于低值时，生料易烧，液相量多，易对耐火砖渗透侵蚀。,窑皮不稳定，耐火砖所受热应力也不同。,13,四、耐火材料的解决措施,4.1,碱性耐火材料,4.2,高铝质耐火材料,4.3,保温材料,4.4,锚固件,4.5,合理配置耐火材料,4.6,耐火材料的优化设计,14,碱性耐火材料,1,镁钙锆砖,2,镁铝锆砖,3,镁锆砖,通达耐火技术股份有限公司,回转侵蚀炉：,15001700,可调，保温时间,5h,，水泥生料,1h,换,1,次。,抗侵蚀实验,16,镁铝锆砖侵蚀剖面图,通达耐火技术股份有限公司,17,铝硅质耐火材料,1,Al,2,O,3,-SiC,质耐火浇注料,2,塑性相复合低导硅莫砖,通达耐火技术股份有限公司,18,Al,2,O,3,-SiC,质耐火浇注料,经过,14003h,耐碱试验后的照片,通达耐火技术股份有限公司,19,塑性相复合低导硅莫砖,经过,14003h,耐碱试验后的剖面图,通达耐火技术股份有限公司,20,由于在常规耐火衬料设计时，保温材料一般采用硅酸盐钙板，而固体废弃物增加了碱氯硫的富集量，如沉集在硅钙板，那么产生损坏，热损失加重，同时会严重腐蚀金属锚固件及设备壳体，影响工作层的正常使用。为缓和此状况，出现了隔热耐火浇注料来取代硅钙板，并取得了明显的效果。,通达耐火技术股份有限公司,保温材料,21,1,陶瓷锚固件,2,金属锚固件涂层,通达耐火技术股份有限公司,锚固件,22,陶瓷锚固件和金属锚固件混合使用照片,陶瓷锚固件,通达耐火技术股份有限公司,陶瓷锚固件,23,金属锚固件涂层,近年来，有些研究说明，在金属锚固件外表涂上一层抗碱氯硫侵蚀的涂层，将有害物与金属锚固件隔开，有效的保护锚固件，延长其使用寿命，从而保护了耐火衬料，提高耐火衬料的使用周期。,通达耐火技术股份有限公司,24,耐火材料的设计,1合理地选择耐火材料,2减少筒体散热损失的同时必须考虑露点腐蚀,3增强耐火材料的牢固性 金属及陶瓷锚固件的选择,4局部设备特殊部位衬体的特种要求,5 各设备耐火材料结构缝及膨胀缝的留设,通达耐火技术股份有限公司,25,合理选用耐火材料,1 回转窑局部：烧成带选用镁钙锆砖和上下过渡带选用镁铝锆砖，分解带及平安带选用硅莫砖，窑口选用SiC含量高的刚玉质耐火浇注料。,2 窑尾烟室，分解炉及旋风预热器锥段，下料管等易结皮部位，选用SiC含量高的耐火材料或预制件。,3 预热器系统：工艺温度大于650的部位，设备外壳温度最好大于100，以防止露点腐蚀，保温材料尽量采用保温浇注料。,4 磨损严重部位：冷却机矮墙，三次风管弯头及闸阀等选用高耐磨耐火材料或高耐磨耐火预制件。,通达耐火技术股份有限公司,26,阻止烟气侵蚀的耐火衬料设计方案,通达耐火技术股份有限公司,27,五、结论,总之，工业固体废弃物大量用作原燃料是水泥工业开展的方向，而固体废弃物成分较复杂，在水泥熟料煅烧过程中，有害元素在系统中挥发，融熔并产生富集，其中对耐火材料造成直接损坏的是碱氯硫，还有其它重金属，因此弄清楚其与耐火材料及金属锚固件的化学、物理反响情况，开发新一代的耐火材料、新的锚固件及新的设计方案，以提高耐火衬料的使用周期，满足燃烧工业固体废弃物的需求是必要的，也是水泥工业协同固废处置用耐火材料开展的必然趋势。,通达耐火技术股份有限公司,28,谢谢！,通达耐火技术股份有限公司,