不同品位均质料在水泥窑用耐火材料中的应用探讨

为缓解我国当前高铝资源供需紧张的矛盾，专家学者经多年探索研究发现发展均质料是一种更好的途径。60、70、80均质料具有化学组成均一、结构均一、性能稳定等优点，主晶相为莫来石，线性变化小，微观上晶体相互穿插，使之具有优良的高温强度，同时又具有一定柔韧性等特点，广泛应用于干法水泥窑窑门罩、篦冷机、三次风管、分解炉以及其他陶瓷、石化等热工窑炉的相关部位。由于均质料的生产能够消耗大量的碎矿、尾矿和低品位矿石，得到国家的大力支持，因此，近几年我国均质料的研究和应用得到较快的发展，初步形成了较为系统的产品体系。阳泉金隅通达高温材料有限公司利用山西地区的中低品位铝矾土合成了氧化铝含量(w)在50%-90%的系列矾土基均质料。在本工作中主要探讨氧化铝含量(w)为60%、70%和80%的均质料在水泥窑用浇注料中的应用。

1、试验

试验研究了80均质料在水泥窑用高耐磨抗侵蚀浇注料中的应用。80均质料颗粒与细粉分别占58%和42%(质量分数)，该浇注料水泥比例为6%。

试验也研究了70均质料在水泥窑用莫来石高强防爆浇注料中的应用。70均质颗粒与细粉分别占66%和34%(质量分数)，该浇注料水泥比例为4%，为低水泥浇注料。

试验还研究了60均质料在水泥窑用耐磨捣打涂抹料中的应用。60均质颗粒与细粉各占50%(质量分数)，该捣打料的水泥比例为10%。

以上试验分别按配比称量、加水、搅拌、成型，硬化后试样脱模，湿养护24h，试块尺寸为40mm×40mm×160mm，分别经110℃24h烘干、1100℃3h热处理后测试其常温强度等性能。耐磨试块的尺寸为100mm×100mm×30mm，经1100℃3h(捣打料为540℃3h)热处理后采用GB/T18301耐火材料常温耐磨性试验方法测试试样工作面的耐磨性能。水冷热震试块的尺寸为230mm×114mm×65mm，经1100℃3h热处理后采用YB/T2206.2耐火浇注料抗热震性试验方法(水急冷法)检验试样的抗热震性能。试验采用的各品位矾土基均质料的物理性能如表1所示。

表1各品位均质料的物理性能

2结果分析与讨论

2.1各式样常规物理性能

以上试验加水量(w)均在6%~7%之间，浇注料流动性能优异，捣打料施工性能好。表2为各品位均质料试样常规物理性能。

表2各式样常规物理性能

以上试验数据显示，各品位均质料试样的体积密度、常温强度以及烧后线变化率均能满足行业指标。均质料添加到耐火材料中与其他耐火原料高温烧成后结合比较紧密，特别是添加≤1mm的颗粒和≤0.088mm的细粉的耐火材料烧结性能好，因此强度较高，且均质料结构均一，性能稳定，是一种比较容易控制应用的耐火原料。

2.2抗热震性和耐磨性

70巩土基均质料应用在水泥窑用莫来石高强防爆浇注料中，检测该浇注料的水冷热震性能，其结果为超过15次。氧化铝含量70%(w)左右是烧结矾土中莫来石的理论铝含量，而莫来石良好的热震性能众所周知，该试验很好的验证了这一性能。图1为使用70均质料为原料的莫来石高强防爆浇注料的经过15次的水冷热震图片，图片显示，经15次的水冷热震后，试样仍完好无损，表明试样的抗热震性能优异。

图170均质矾土浇注料15次的水冷热震后照片

80矾土基均质料应用在水泥窑用高耐磨抗侵蚀浇注料中，1100℃热处理后的耐磨值为4.0cm3(企业指标值为≤4.5cm3)，耐碱等级为一级(如图2所示)。60矾土基均质料应用在水泥窑用耐磨捣打涂抹料中，540℃热处理后的耐磨值为5.9cm3(企业指标值为<6.5cm3)，其磨后照片如图3所示。由图2可以看出，80均质浇注料经碱侵蚀后试样未出现裂纹，耐碱等级为一级，因水泥窑中碱性环境较常见，因此测试这项性能有实际意义。由图3可以看出，60捣打料的耐磨性能较好，从磨损的界面来看，基质与骨料同时被磨损，两者的结合较紧密，且该试块仅经过540℃的热处理，在试样未经高温烧结的情况下能表现出如此好的耐磨件较为难得。

图2 80均质浇注料耐碱图片

图3 60均质捣打料磨后图片

3种品位的耐火材料耐磨性能是80均质浇注料更好，70均质浇注料居中，60捣打耐磨料稍差些，但其体积密度较低，同样体积的耐火材料，用量少，可减轻构建重量，较经济实惠，可在磨损要求不那么苛刻的部位使用。

3结论

(1)80均质浇注料的耐磨值≤4.5cm3，且耐碱等级为一级，可用于水泥窑内温度较高，磨损条件较苛刻或者有碱侵蚀的部位，如三次风管弯头、风阀、篦冷机矮墙和喉部、窑门罩顶盖等部位;

(2)70均质浇注料强度较高，热震性超过15次(1100℃水冷)，可应用于窑门罩、篦冷机、分解炉等部位;

(3)60均质浇注料耐磨值≤6.5cm3，可应用于余热发电设备及易磨损的部位。

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