通过将高强度和高弹性等独特性能相结合,专为使用替代燃料的窑炉而开发的新型耐火砖ALMAG® AF 和 TOPMAG® AF 达到了前所未有的使用寿命记录。
依托我们在替代燃料方面的丰富经验——优化耐材技术的可靠性
通过使用替代燃料提高了全球范围内水泥厂的盈利能力。然而,替代传统燃料会加剧耐火衬里的磨损。因此,在经济节约方面的潜在效益无法得到充分发挥。为了解决这一问题,雷法公司研发了一系列面向未来的耐碱耐火产品,并创新了窑衬配置方案。
基于目前的发展情况,可以推测,未来传统燃料的使用占比将持续下降。
一些适合作为替代燃料的实例:
• 废旧轮胎、塑料、生活垃圾
• 溶剂、废油
• 污泥、骨粉
• 动物脂肪
使用替代燃料会导致窑内气氛中挥发性成分的富集且循环加剧(图 1)。
图 1 使用替代燃料时窑内气氛中挥发性成分的循环情况
随着时间的推移,其后果包括对耐火衬里及其锚固系统的腐蚀侵蚀等。此外,挥发性成分能够渗入耐火砖和浇注料中,并以盐的形式在其中凝结。这会对耐火衬里的物理和矿物学性能产生负面影响,可能导致砖块出现裂缝以及砖块部分剥落。
图2显示了镁尖晶石砖,由于盐分渗入导致的致密化作用,使得沿着致密化层出现了裂缝。使用飞灰和其他掺合料也会导致极其不均匀的燃烧工况
图 2镁尖晶石砖中的裂缝
由于化学因素、渗透作用、局部热过载以及氧化还原变化,导致结皮条件发生变化和砖结构承受的应力增加。目前的研究表明,所有的磨损情况原因如下(图3):
这情况促使了耐火砖和不定形耐火材料的研发,它们能够更好地抵御这些应力。对于回转窑高温区所使用的碱性砖而言,这意味着要对其矿物和物理材料性能进行改良。新产品ALMAG® AF和TOPMAG®AF,经过专门研发,拥有优化的结构,可承受在化学应力作用下的水泥回转窑内的复杂影响。
产品名称“AF”(替代燃料)是指镁尖晶石砖,它是根据一种新开发的概念制造的,可以大大提高抗化学侵蚀性能。与其他传统碱性砖相比,由于使用了改性电熔尖晶石,它们对水泥熟料相的渗透和侵蚀具有更强的抵抗能力,这是另一个优势。砖的性能如图4所示。
由于结构改良,强度和抗冲击性等关键指标显著提高。同时,弹性和耐火度达到ALMAG®85的高水平。
图4 性能比较
即使在极端条件下,由于同时具备极高的强度和高弹性这一独特组合,能够有效抵御因渗透导致的结构松动,从而实现了以往难以达到的使用寿命。在德国一条碱负荷极高的回转窑使用时,到目前为止,ALMAG® AF的应用使得窑炉下过渡带的标准使用寿命从 3 至 4 个月延长到了 16 个多月。在德国另一条负荷极大回转窑,在达到 18 个月的标准使用寿命后,上过渡带的砖厚仍约为 190 毫米,初始砖厚为 220 毫米。
尽管已经达到了标准使用寿命,但砌体的相邻区域不得不进行更换,ALMAG® AF却仍能留在窑内。到目前为止,其已达到的使用寿命为 21 个月。由于在上过渡带表现出色,ALMAG® AF也被应用到了下过渡带。
在承受碱应力的上过渡带,使用寿命为 15 个月。耐火砖部分被碱盐化合物致密化,但由于其具备高强度与良好结构柔韧性相结合的独特性能,并未出现结构松动或裂缝的情况。这是德国雷法 “AF(替代燃料)” 理念的典型特征。
图5 ALMAG®AF衬里在碱应力上过渡区使用15个月后的典型外观
图6 ALMAG®AF在上过渡区使用15个月后
得益于ALMAG®AF和TOPMAG®AF的特殊结构,即使与高质量、低铁(III)(Fe(III)2O3 < 0.8% )的镁尖晶石砖相比,最近不断提高的抗氧化应力也可以得到改善。在还原条件下对钾盐(KFeS2形成)的抗性也得到了提高。
随着ALMAG®AF和TOPMAG®AF的推出,雷法为延长窑炉使用寿命做出了重大贡献,即便对于那些承受极高应力的水泥回转窑也是如此。这两种碱性砖对硅铝系的 AR 产品线(AR = 耐碱)起到了补充作用,AR 产品线涵盖了定型和不定形耐火产品。
如今,雷法提供全面且创新的方案,适用于承受强烈化学应力的水泥回转窑的所有区域。
这些新型耐火砖是按照我们严格的质量和环境管理体系生产的,且该体系已通过了 ISO 9001 和 ISO 14001 认证。