- 最后修訂： 2020-07-01
水泥工業是基礎工業中最重要的原材料工業之一，新型干法窯的出現為水泥工業的發展提供了先進的技術和優良的設備，進入21世紀以來， 2000--2500t/d的大型新型干法窯尤如雨后春筍般在全國迅速發展起來， 5000t/d到10000t/d的新型干法窯也相繼出現。新型干法窯不斷向大型化發展，大型的新型干法窯一天的產量就相當于幾臺或十幾臺濕法窯或立窯的產量，如何提高大型新型干法窯的運轉率是關系到水泥產量、質量和企業經濟效益的大問題，因此對與窯相配套的設備及耐火材料就提出了更高的要求。為了適應這一新形勢，我公司采
水泥工業是基礎工業中最重要的原材料工業之一，新型干法窯的出現為水泥工業的發展提供了先進的技術和優良的設備，進入21世紀以來， 2000--2500t/d的大型新型干法窯尤如雨后春筍般在全國迅速發展起來， 5000t/d到10000t/d的新型干法窯也相繼出現。新型干法窯不斷向大型化發展，大型的新型干法窯一天的產量就相當于幾臺或十幾臺濕法窯或立窯的產量，如何提高大型新型干法窯的運轉率是關系到水泥產量、質量和企業經濟效益的大問題，因此對與窯相配套的設備及耐火材料就提出了更高的要求。為了適應這一新形勢，我公司采用了新理念、新途徑為水泥工業研究開發了幾種新設備、新材料提供給水泥界同行門參考。
1、日產2000t/d熟料以上的新型干法窯三次風管上用的GHD高溫陶瓷風閥 眾所周知進入分解爐的三次風，其風量和風速是保證分解爐內燃料充分燃燒，提高碳酸鈣分解率的重要因素。因此新型干法窯三次風管上的風量調節閥，就是用來調節和控制進分解爐的三次風風量和風速的重要設備，同時也是調節窯內通風量與分解爐用風量，保證窯、爐風量平衡的關鍵設備。過去由于沒有好的三次風閥，大部分1000t/d以下的新型干法窯，三次風管上都采用在風管內砌一個縮口的辦法來解決。這種辦法在窯正常運轉時是可以滿足工藝要求的，但在開、停窯或遇到掉窯皮、塌料等非正常情況時，由于窯和分解爐用風量無法及時調整，這將會嚴重影響系統熱工制度的穩定性，繼而影響熟料的產量及質量。因此2500t/d以上的新型干法窯三次風管上，都裝有耐熱鋼閘閥。
2500t/d以上的新型干法窯，三次風溫很高一般都在900—1100℃之間，同時在三次風中含有大量熟料細粉，而閥體部位氣流速度又很高，因此對閥板的磨損作用非常嚴重，耐熱鋼閥板一般二三個月就會因變形或磨損而不能用了。就需要停窯更換閥板或整個風閥，即浪費人力和物力又影響生產。有的廠家在三次風閥壞了之后，在原風閥的位置上用耐火材料砌筑一個縮口來維持生產，其實這也是個誤區，當窯在開、停時或遇到護掉窯皮、塌料等非正常情況時，也同樣對熟料的產量、質量產生嚴重的影響。
耐熱鋼雖然有許多優良的特性，但它的許用溫度與耐火材料相比仍是有很大差距的，在它的許用溫度之下，它具有很高的強度、不易氧化、耐磨性好等優點，但在超過或接近其許用溫度時它的特性會迅速下降，很容易變形、耐磨損性能也大大降低，使閥板很快損壞。而陶瓷耐火材料許用度一般都1400--1500℃以上，而三次風溫度則遠遠低于陶瓷耐火材料的許用溫度，此時陶瓷耐火材料具有的耐磨性好，抗氧化、不變形等優良特性就充分顯現出來了。為此我們急用戶之所急，研究開發了陶瓷耐火材料的三次風閘閥。由于陶瓷材料耐火度及高溫下的耐磨性、抗氧化性、熱變形小等特性都優于耐熱鋼制品，用陶瓷耐火材料制成的產品耐高溫、耐磨性好使用壽命長，不會因閥板變形而卡死閥體或因磨損嚴重使三次風閥報廢，閥板可以使用一年以上，閥體可以使用十年左右，是目前三次風管上調節風量、風速較理想的設備。目前已有數十個廠家使用都取得良好的效果。
2、陶瓷內筒在預熱器旋風筒上的應用
進入21世紀以來我國水泥工業迅猛發展，日產2500噸、5000噸甚至10000噸熟料的預分解生產線在全國各地拔地而起。然而這些窯的預熱器內筒至今仍采用耐熱鋼制造。而耐熱鋼在600—1000℃之間有較好的機械性能，當使用溫大于1000℃時其機械性能大大降底，即使是王牌耐熱鋼Gr25Ni20最高使用溫度可以到1200℃，但在1000℃以上其機械性能也會大大降底，而預熱器內筒特別4級及5級內筒要長時間經受800—1200℃高及高物料濃度氣流的沖刷，同時氣體中還有大量的K、Na、CL、S等有害份，這對耐熱鋼來講非常不利的。因此4級及5級內筒使用耐熱鋼材料常常會因材料耐不了高溫而發生變形影響內筒的通風面積、掛接處斷裂掛板脫落或整個內筒脫落堵塞下料管而被迫停窯，即使不發生上述現象也會因在高溫下機械性能的降底，變軟和受到Na腐蝕而很快破磨損，其使壽命也只有一年左右。
鑒于上術情況尋找一種更好材料來替代耐熱鋼就成為我們為水泥工業服務的企業一項義不容辭的工作。陶瓷材料它是耐火材料一種因此具有良好的高溫性，它具有耐高溫，它的耐火度一般都在1600℃以上其荷重軟化溫度也都在1400℃，這對預熱器內800—1200℃是絕對沒有問題的，另外它耐磨性及抗氧化性也是耐熱鋼所無法此擬的。而且陶瓷內筒的原材料資源豐富價格低，同規格窯內筒的造價要比耐熱鋼內筒低30--40 ％，我們知道熱鋼中的Ni和Gr都是重要的戰略物資，特別是Ni，，我國是缺Ni的國家，每都花大量的外匯來從國外進口。如果采用陶瓷內筒替代耐熱鋼內筒每年可節約大量的優質耐熱鋼Gr25Ni20，以一條生產線每年內筒用耐熱鋼6噸計，現在我國1110條新型干法生產線，一年就要消耗6660噸優質耐熱鋼Gr25Ni20，用采用陶瓷內筒替代耐熱鋼內筒可為企業為國家帶來具大經濟效益和予社會效益。
上世紀90年代末我們在有關科院所及專家的幫助和指導下開始研制開發陶瓷內筒，經過兩年多的反復試驗，終于在2001年研制出陶瓷內筒，由于陶瓷內筒內部有納米彌散相的存在，產生了優異的強韌化效果，使其具有耐高溫、強度高、高溫時抗拉、抗折性能好、耐冷熱急變性能好等特點，得到科研部門及專家的肯定、并獲得國家專利。
本產品經徐州霸王山水泥廠、杭卅水泥廠等多家試用證明納米陶瓷內筒具有耐高溫、耐磨、不氧化、不變形、耐冷熱急變性能好1# 、2#、3# 使用一年后無任何變化，4#、5# 內筒表面稍有磨損、再用3—5年是沒有問題的，實踐己證明了這一點2006年停窯檢查1# 2# 3# 4# 5#內筒均完好無損，再用數年是完全可以的，但由于該廠已停產無法得到進一步驗證。與此同時為了適用于日產2500噸熟料及以上的大窯，我們又從提高耐冷熱急變性能、高溫抗拉強度及耐堿性等方面入手，不斷改變材料配方，及掛接方式，以更好的適用大型窯形旋風筒內筒。
目前納米陶瓷內筒以在浙江裕廊、遼寧撫順、杭州南方、湖北京蘭、永興等許多廠家推廣使用，都取得良好的經效益及社會效益。實踐證明納米陶瓷內筒生產工藝及安裝工藝己經成熟，利用納米陶瓷內筒的時代己經到來，但我們決不滿足現狀，我們將與更受科研單位及專家及水泥生產廠家密切合作努力提高產品質量，生產出質量更高、更適應市場的產品，為水泥工業的非速發展作出我們應有的貢獻。
3、回轉窯窯口的專用澆注料
新型干法窯由于沒有冷卻帶或冷卻帶很短，出窯熟料溫度很高一般在1300——1400℃，當窯口部位的襯料接觸到熟料時，其襯料表面溫度迅速提高，接近熟料的溫度，而當窯體旋轉后熟料不再接觸襯料時，襯料表面溫度會降到800-1000℃左右，與二次風溫度接近，其溫差有500—600℃，這雖然算不上急冷急熱，但窯每轉一周這這種冷熱變化就有一次，每天就有幾千次的冷熱變化，對窯口襯料無疑也會有很大的破壞作用的，另外熟料也具有較高的硬度，對處在高溫狀態下的窯口襯料的磨損作用也是不允忽視的，在這種惡劣條件下工作的窯口襯料就需要有耐高溫、耐磨、抗冷熱急變性強及具有較高的高溫強度。
為使窯口襯料能達到上述要求，通常作法是選用高質量的堿性磚、耐磨磷酸鹽磚等材料砌筑窯口，或選用高純度的氧化鋁骨料(白剛玉、棕剛玉)、高鋁細粉為原料做成低水泥澆注料。這些材料耐火度很高、強度高、氣孔率低、質地很堅硬耐磨性好，但忽略了材料抗冷熱急變性能差的缺點，因此使用時間不可能很長一般只有三四個月。我們知道任何材料都具有二重性，質地堅硬氣孔率低，耐磨性就好，反過來氣孔率低其抗冷熱急變性能就必然差，單從提高材料的密度、機械強度并不能解決問題，只有更新理念，另辟新徑才能開發出具有耐高溫、耐磨、抗冷熱急變性強及具有較高的高溫強度要求的窯口襯料。
我們在綜合上述分析的基礎上，研究開發了一種新的窯口專用澆注料，這種窯口澆注料即不用白剛玉、棕剛玉等優質原材料作骨料，Al2O3含量也只有80％左右，這種窯口澆注料有較好的抗冷熱急變性能和耐高溫性能，耐磨性雖比不上優質堿性磚或剛玉質澆注料，但它在1300—1400℃左右時表面會產生少量的液相，與熟料中的細粉結合形成很薄的窯皮，起到了自身保護的作用。使堅硬的熟料不直接磨到襯料本身，從而大大地提高口襯料的使用壽命，其使用周期可達一年以上，最長一個廠使用周期長達18個月。目前這一產品已在十幾省數十家企業中使用，都取得令人滿意的效果。
4、回轉窯燃燒器專用澆注料
燃燒器是熟料燒成的關鍵設備，它對回轉窯產量、質量及運轉率影響非常大。然而它處在回轉窯內，環境非常惡劣，周圍氣體溫度很高一般可達1500——1600℃左右，而且由于燃燒器外風風速很高一般可達200——300m/s，甚至更高，因此在燃燒器的頭部周圍形成一個負壓區，將含有大量熟料細粉的二次風以很高的速度吸到燃器噴口附近，它對燃燒器外面的襯料有很強的磨損作用，因此燃燒器表面澆注料應具有較高的耐火度、較高的荷重軟化溫度及高溫耐磨性好，同時要便于澆注，流動性要好。在這樣惡劣的條件下澆注料使用周期都比較短，一般只有二三個月，最多也只有四五個月，在這種情況下各耐火材料廠家都在努力尋求解決的途徑，并取得一定的效果。
我公司在總結各方面經驗的基礎上，經上百次試驗研究，開發的燃燒器專用澆注料已取得了可喜的成績，在數十條日產2500t/d噸熟料的新型干法窯上，使用周期己達到八個月，在十幾條日產5000t/d噸熟料的新型干法窯上，使用周期己超過六個月。我們仍將繼續努力探索，研究開發更優良的產品，爭取在今后不長的時間內，使回轉窯燃燒器專用澆注料的使用周期達到一年以上。
5、結束語
以上幾種產品是我公司近幾年在更新理念、另劈新徑的思想指導下研究開發的獨具特色的產品，為水泥工業解決了一些實際困難，今后我們將繼續努力研究開發更多、更好的產品，為水泥工業做更大的貢獻。
作者：長興盛華耐火材料有限公司
關鍵詞：陶瓷內筒，陶瓷風閥