水泥工業的發展方向是干法、大型。但是,回轉窯直徑愈大,截面熱力強度愈高(見表1),窯壽命愈短,運轉率降低。正確地選用耐火磚特別是高溫燒成帶的耐火磚,直接影響到窯的產質置和安全運轉。目前,新型干法水泥窯過渡帶、燒成帶所用耐火磚主要為高鋁磚、鎂鉻磚、白云石磚和尖晶石磚等。
表1 新型干法窯的截面熱力強度
1高鋁磚
高鋁磚是以耐火黏土和高嶺土為原料制成的,其中氧化鋁含量在48%以上。高鋁磚的特點是耐火度高,荷重軟化溫度高,抗化學侵蝕性強,主要性能見表2。
表2 高鋁磚的主要性能
高鋁磚曾用于回轉窯燒成帶,但逐漸被耐火度更高、性能更優越的鎂鉻磚取代。
2 鎂鉻磚
鎂鉻磚是以鉻鐵礦石和燒結鎂砂為原料,按適當配比制成,一般Cr2O3含量≥8%。鎂鉻磚是優良的喊性耐火磚,熱穩定性好,荷重軟化點高,耐高溫1990℃以上以上,抗喊性化學侵蝕性強(見表3)。使用此種耐火磚的壽命普遍可達6-9個月,曾有安全運轉380天的報道,窯的運轉率高,因而目前有不少的新型干法窯在使用鎂鉻磚。
表3 鎂鉻磚的主要性能
但是,使用鎂鉻磚所帶來的環境污染不容忽視。有關研究認為,鎂鉻磚在窯內氣氛中易生成水溶性能毒害人畜導致發生癌癥的六價鉻鹽化合物,該化合物通過廢氣和粉塵排放,特別是用后殘磚在存放中受水淋溶解而外滲,會造成對水源的污染。
為減少鉻污染,使用鎂鉻磚的水泥廠,要把廢棄的耐火磚處理好,如堆放在棚子里,使其不受潮和著水,最好的辦法是經粉碎后作為復合料摻進原材料,繼續燒制耐火磚。
為消除Cr6+帶來的環境污染,一些工業發達國家相繼制定環保、衛生等方面的規定,對水泥廠殘磚、廢氣和排水等進行全面控制,從而使曾在回轉窯燒成帶風光一時的鎂鉻磚逐漸淡出市場,并逐漸被白云磚、尖晶石磚等無鉻磚代替。
3白云石磚、尖晶石磚等無鉻磚
白云石磚的化學成分主要是CaO和MgO,CaO與MgO總含量>96%,其主要成分和性能見表4。
表4 白云石磚的主要成分和性能
該磚的化學成分不含鉻,從而避免Cr6+的危害,而且還具有易掛牢窯皮的顯著特點。
白云石磚中的CaO極易和熟料中的CzS反應形成C3S,有利于窯皮的形成和牢固。良好的窯皮為延長耐火磚的使用壽命、提高窯的運轉率打下了堅實的基礎。使用標準型白云石磚的壽命約9-12個月,普遍比鎂鉻磚長2-3個月。
此外,為消除Cr6+污染,也相繼開發了尖晶石磚、鎂鋯磚等無鉻磚(性能見表5),并在大型的新型干法窯上使用。
表5 尖晶石磚的性能
白云石磚、尖晶石磚等無鉻磚是取代鎂鉻磚,避免各污染的新型干法窯燒成帶的理想換代耐火材料。但白云石磚易受潮,運輸、貯存時要注意防潮,年運轉率不到80%的窯最好不要采用。
4 結語
(1)鎂鉻磚用在新型干法窯燒成帶經實踐證明是可行的,但使用時必須注意采取適當措施來消除Cr6+的危害。
(2)建議新型干法窯高溫帶使用白云石磚、尖晶石磚等無鉻磚,但使用時要注意防潮。