徐克电影水泥回轉窯用矽酸鋁耐火材料的抗堿侵蝕性

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1、在水泥回轉窯中廣泛使用矽酸鋁徐克电影耐火材料,無論是定徐克电影型耐火材料,還是澆註料徐克电影。對回轉窯內襯有影響徐克电影的因素主要有以下三個方面:機械侵徐克电影蝕;熱侵蝕和化學侵蝕。其中在耐火材料使用的過程中化學侵蝕是比較典型的,主要表現是堿對耐火材料的作用。在回轉窯的燒成帶和冷卻帶,在高於800℃的溫度下,從窯內煅燒的材料中分解出堿性化合物,它隨著氣體被攜帶到低溫帶,在此處與其它的氣相化合物發生反應,生成(K,Na)2SO4、(K,Na)Cl、(K,Na)2CO3和其它化合物。在沒有硫參與的情況下,主要生成(K,Na)Cl,該種化合物對低溫帶耐火材料產生化學侵蝕。水泥回轉窯燒成帶矽酸鋁耐火材料與堿發生反應時生成新的化合物,同時伴隨著耐火材料體積膨脹,進而導致耐火材料結構起層和開裂。出現這種情況,一方面可能是由於形成新相,另一方面是由於堿沿著耐火材料氣孔滲透到其深處。鑒於這兩種原因,將會導致耐火材料的線熱膨脹系數和熱導率發生變化,從而使抗熱震性變得差一些。另外,溫度的波動也會導致耐火材料發生剝落。在Al2O3含量為30%~80%的耐火材料中發生反應時生成長石類礦物,同時耐火材料體積增大,達45%。在這種情況下就會導致耐火材料結構發生松散和剝落;在Al2O3含量大於80%的耐火材料中發生反應時生成β-剛玉和堿金屬,與此同時耐火材料體積亦增大,達17%。2、試驗與研究波洛維奇耐火材料公司傳統上廣泛生產矽酸鋁耐火材料,並大量用在水泥回轉窯中。在回轉窯中使用矽酸鋁耐火材料,對其抗堿性的測定很有意義。抗堿性的測定選用兩種方法:一種是波洛維奇耐火材料公司自己通常采用的方法;另一種是水泥回轉窯設備生產公司推薦的改進方法。公司自己采用的方法描述如下:在由焦粉和碳酸鉀混合的填料中煅燒棒狀試樣,在高溫下保持一段時間,將燒成的試樣在水中加熱至沸騰,然後去掉軟皮和脫落的顆粒,並幹燥至恒重。根據重量和體積的變化評估耐火材料的抗堿侵蝕性。此種方法可以作為評估耐火材料抗堿性的比較方法。抗堿性試驗的第二種方法是坩堝法。在制備好的試樣上挖出一個凹坑(坩堝),往坑內填入碳酸鉀,其數量根據坑的大小確定,在凹坑的上面用蓋密實地蓋著。試驗試樣在高溫下燒成,並進行保溫。試樣燒成後將蓋取下,然後把試樣切成兩半,用肉眼觀察。根據堿滲透到耐火材料的深度來評估抗堿性。如果試驗顯示滲透的深度小於3mm,並且沒產生裂紋,則認為試驗結果良好。從半幹法壓制成型的矽酸鋁耐火材料中選取一系列耐火材料,其Al2O3含量分別為30%、37%和75%(以下分別標記為30、37和75)。所選取的耐火材料的理化指標列於表1。從不定形耐火材料中選取Al2O3含量為70%的澆註料(澆註料A),其性能指標列於表2。利用公司自己的測定方法對半幹法成型制品的抗堿性進行瞭試驗,圖1~圖3示出瞭試驗結果。試驗結果顯示:標記為75的試樣完全損壞;標記為30的試樣重量損失4.4%,體積增大1.2%;而標記為37的試樣重量損失2.3%,體積增大0.7%。圖4~圖6示出瞭用坩堝法測定抗堿性的試驗結果。由試驗結果發現:標記為37的試樣抗堿性最高;而標記為75的試樣受堿侵蝕程度最大,並出現斷裂現象。上述試驗結果表明:試樣的抗堿性不僅與Al2O3含量有關,還與試樣的氣孔率有關。例如:標記為37的試樣和標記為30的試樣,二者Al2O3含量比較接近,氣孔率分別為17.7%和23.3%,前者氣孔率低一些,但試樣的抗堿性卻高於後者。因此,對於選取的成型的矽酸鋁耐火制品來說,通過試驗比較,在水泥回轉窯中使用時,還是采用抗堿性高的標記為37的制品。利用公司自己的測定方法對澆註料的抗堿性進行瞭試驗,圖7示出瞭試驗結果。試驗結果顯示:澆註料A試樣遭到損壞。圖8示出瞭用坩堝法測定抗堿性的試驗結果。由試驗結果發現:澆註料試樣顯示出受堿侵蝕程度較大,並出現斷裂現象。根據上述兩種方法得出結論:所選用的澆註料抗堿性相當的不好。為瞭提高澆註料的抗堿性,研究瞭添加劑對澆註料性能的影響。選用兩種具有不同性能的添加劑(分別命名1和2)進行試驗,所使用的澆註料分別稱為A-1和A-2。使用這兩種類型的澆註料制成瞭試樣,按照上述兩種方法進行瞭試驗。圖9和圖10示出瞭利用公司自己的方法進行的試驗結果。牌號為A-1試樣重量損失0.3%,體積縮小1.2%;而牌號為A-2試樣這兩項指標則分別為0.9%和2.3%。圖11和圖12示出瞭用坩堝法試驗的結果。試驗結果顯示:所有澆註料試樣都沒有因受到堿侵蝕而發生明顯損壞。上述試驗結果表明:1和2兩種添加劑對選用的澆註料試樣的抗堿性起到良好的作用;與不加添加劑的澆註料試樣比較,加入添加劑的澆註料試樣在試驗時(采用公司自己的方法)受堿侵蝕性程度小,也沒有產生裂紋。3、結論本文通過試驗研究瞭矽酸鋁耐火材料和澆註料的抗堿性。試驗證實:抗堿性與耐火材料中氧化鋁含量有關;開口氣孔率的大小對耐火材料和澆註料的抗堿性也有影響(開口氣孔率的提高能降低抗堿性)。在試驗的過程中選用有效的添加劑,能顯著地抑制耐火材料中的氧化鋁與堿的相互作用。根據試驗研究結果可以得出結論:在水泥回轉窯受堿侵蝕嚴重的區域可以使用抗堿侵蝕性良好的矽酸鋁耐火材料和澆註料。