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一.立窯

立窯又稱豎窯，用于煅燒水泥熟料以及煅燒高鋁熟料，黏土，石灰石，白云石，鎂石等。其大小以容積來(lái)劃分，常用立窯的容積為100-300立方米。

這里所指水泥立窯是指機(jī)器立窯。他是連續(xù)操作的高溫窯爐，熟料燒成的化學(xué)反應(yīng)，物理過(guò)程均在窯內(nèi)進(jìn)行。它是小水泥廠的關(guān)鍵設(shè)備，合理的選用窯襯材料的品種和質(zhì)量，可以延長(zhǎng)起使用壽命，提高運(yùn)轉(zhuǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

（一）立窯的構(gòu)造

水泥立窯窯體一般由以下三部分組成：

（1）耐火窯襯，有內(nèi)表面與物料接觸的為耐火窯襯。

（2）保溫隔熱層，用于耐火窯襯與外殼之間。

（3）鋼殼，鋼殼及窯襯中的鐵磚，是定型設(shè)計(jì)，隨設(shè)備配套提供。

（二）立窯窯襯的蝕損

（1）喇叭口

喇叭口是立窯的預(yù)熱及燒成帶。預(yù)熱帶燒成帶占全窯長(zhǎng)15%-20%，其中溽熱帶很短，占全窯3%-7%。

在喇叭口處，窯襯的使用條件最為苛刻，最容易損壞。

• 工作溫度高，熟料在喇叭口的燒成溫度為1300-1450度范圍，此溫度不算高，但氣流的溫度為1500-1800度，高出燒成溫度200-300度，窯襯的實(shí)際工作溫度很高，大于1700度。同時(shí)要抵抗物料荷重的壓力，窯襯在高溫和荷重的雙重作用下會(huì)產(chǎn)生軟化變形，甚至被燒熔。
• 化學(xué)侵蝕嚴(yán)重，物料在燒成時(shí)，大量的揮發(fā)有害腐蝕物；硅酸鹽的分解產(chǎn)生強(qiáng)堿氧化物；液相的侵蝕，當(dāng)升溫到1300-1450度，物料產(chǎn)生大量的液相，約25%。

上述諸因素的綜合作用，對(duì)窯襯產(chǎn)生強(qiáng)烈的侵蝕。

• 急劇的溫度變化，當(dāng)熟料從喇叭口卸落，窯料裸露，驟然有覆蓋生料，溫度急變，容易使磚破裂和剝落。
• 結(jié)窯皮嚴(yán)重，窯皮是氧化氧化鋁與二氧化硅材料與水泥熟料中的鈣組分反應(yīng)生成。主要成分是低熔點(diǎn)的礦物。由于堿蒸汽或堿液相的副食，磚體疏松剝落。

（2）冷卻帶

冷卻帶的作用是快速冷卻熟料，以提高熟料的質(zhì)量，因?yàn)榧崩鋾r(shí)可防止水泥熟料中的礦物硅酸二鈣晶型轉(zhuǎn)化，引起熟料的粉化。冷卻帶占窯長(zhǎng)80%。

于冷卻帶處，窯襯蝕損主要是物料的磨損。此帶的工作溫度在1000-1100度之間，工作溫度較低，溫差對(duì)襯磚的影響不大。

（3）隔熱保溫層

本層的作用是減少散熱損失，提高立窯的熱效率，節(jié)約能源。對(duì)喇叭口而言，還是減少結(jié)窯皮的重要措施之一。故在此層，選擇合適的隔熱材料至關(guān)重要，材料的容量，熱導(dǎo)率應(yīng)較小。

（三）窯襯材料的選擇

立窯窯襯材料，根據(jù)立窯個(gè)部分工作條件，耐火材料的使用性能和經(jīng)濟(jì)效益各方面進(jìn)行優(yōu)選。

1.喇叭口

喇叭口的窯襯應(yīng)該抗震，耐腐蝕。目前認(rèn)為磷酸鹽結(jié)合高鋁磚是理想的窯襯材料。

磷酸鹽磚具有以下特性：

（1）具有較高的強(qiáng)度，耐磨性好。

（2）具有良好的抗熱震性。

（3）具有良好的耐化學(xué)侵蝕性，其抗堿能力優(yōu)于黏土磚，高鋁磚。

（4）荷重軟化溫度較高。

根據(jù)荷重軟化溫度可將磷酸鹽磚劃分為高低2個(gè)檔次。低檔的磷酸鹽磚，荷重軟化溫度在1300-1350度，而高檔的磷酸鹽在1500度以上。

使用磷酸鹽磚，在襯磚表面掛1層適當(dāng)厚度的窯皮，有利于保護(hù)和延長(zhǎng)窯襯壽命。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，磷酸鹽磚在1400-1470度可以掛上1層牢固窯皮。故熟料燒成溫度在1300-1450度，與上述溫度相似，可以掛上窯皮。

2.冷卻帶

此帶窯襯的損壞一磨損為主，故窯襯應(yīng)選擇耐磨材料。此外，為了快速把熟料的熱量散發(fā)，需選傳熱性能好的材料。

硅酸鹽結(jié)合高鋁磚強(qiáng)度大，耐磨，熱導(dǎo)率高，是目前冷卻帶優(yōu)選的材質(zhì)。該磚在800度以下的磨損率不大于2%，故某些資料又稱磷酸鹽結(jié)合高鋁耐磨磚，兩種稱謂都?xì)w屬在磷酸鹽磚中。

對(duì)普通立窯和簡(jiǎn)易小直徑機(jī)立窯，可選用高強(qiáng)致密黏土磚。

3.隔熱層

（1）隔熱磚。立窯外層窯襯可考慮使用具有低導(dǎo)熱性和高隔熱性的材料，如輕質(zhì)耐火材料。

（2）保溫隔熱層填料，立窯保溫隔熱層填料可用如下材料：膨脹珍珠巖，膨脹蛭石，礦渣棉，硅酸鋁耐火纖維。

表1 機(jī)立窯耐火材料

二.回轉(zhuǎn)窯

（一）回轉(zhuǎn)窯的類型與構(gòu)造

回轉(zhuǎn)窯是水泥工業(yè)的主要熱工設(shè)備。根據(jù)特點(diǎn)有許多不同的類型，如：干法窯，濕法窯，這兩種又有很多分類。

回轉(zhuǎn)窯是一臺(tái)縱長(zhǎng)的鋼板制成的圓筒，內(nèi)襯為耐火材料。它由筒體，帶燃燒器的窯頭，冷卻機(jī)，除塵器和傳動(dòng)裝置等部分組成。

回轉(zhuǎn)窯有許多中用途，除煅燒水泥熟料外，尚用作煅燒礬土，煅燒氫氧化鋁，炭素煅燒等。根據(jù)生產(chǎn)需要回轉(zhuǎn)窯窯體大小不一，小的內(nèi)徑1m左右，長(zhǎng)20m左右，較大的內(nèi)徑2.5-3.5m，長(zhǎng)60-70m，煅燒礬土用的回轉(zhuǎn)窯的操作溫度和工藝特征，延窯長(zhǎng)一般劃分3帶：預(yù)熱帶，燒成帶和冷卻帶。為了是物料在窯內(nèi)移動(dòng)，窯體傾斜安裝，其傾斜的大小一般為窯體總長(zhǎng)的2.5-5%。

回轉(zhuǎn)窯用燃料有粉煤，煤氣或重油。窯的加熱溫度取決于生產(chǎn)工藝的要求，煅燒熟料溫度1500度左右。近年來(lái)，為了節(jié)約能源，充分利用廢氣余熱，采用窯外分解法，設(shè)置預(yù)熱器和分解爐。熟料出窯后，采用單筒冷卻機(jī)冷卻。

（二）水泥窯用耐火材料的損壞因素

水泥窯是將生料燒成熟料，窯襯耐火材料受到的綜合影響因素如下：

（1）溫度因素

（2）化學(xué)侵蝕

（3）機(jī)械磨損

上述諸因素的影響，在窯內(nèi)個(gè)部分尚有差異。因此，，水泥窯用的耐火材料的選擇，要與各部位工作條件相適應(yīng)，即采用多種品種合理配套的材料。

對(duì)窯襯影響的因素如下：

（1）溫度因素

（2）化學(xué)侵蝕

（3）機(jī)械損壞

（三）水泥窯用耐火材料

水泥窯用耐火材料是多品種材料，應(yīng)配套綜合使用，主要有以下幾類：

（1）堿性耐火材料

（2）鋁硅系耐火材料

（3）隔熱耐火材料

（4）澆注料

1.堿性耐火材料

堿性耐火材料的主要品種有：鎂鉻磚，鎂磚，尖晶石磚，白云石磚等。鎂鉻磚又分有普通鎂鉻磚，直接鎂鉻磚，半直接結(jié)合鎂鉻磚。

堿性耐火材料主要用于水泥窯燒成帶，過(guò)度帶和窯口部位。特別指出，尖晶石磚已經(jīng)成為大型水泥窯主要窯襯材料之一，它應(yīng)用于過(guò)渡帶，逐步在冷卻帶，窯口上使用，甚至用于燒成帶內(nèi)，正逐漸取代鎂鉻磚。

堿性耐火材料的抗熱震性均較差，僅數(shù)次。在使用時(shí)關(guān)鍵是能掛窯皮。

白云磚的推廣使用，關(guān)鍵是防止氧化鈣的水化。

2.鋁硅系耐火材料

水泥窯用鋁硅系耐火材料，除一般黏土磚，高鋁磚外，還有特殊要求。主要是耐磨，耐堿，耐溫度的變化，為此已開(kāi)發(fā)出系列的特種高鋁磚及耐堿半酸性黏土磚等。

3.耐堿磚

在預(yù)熱器窯，窯外分解窯和立波爾窯等堿侵蝕嚴(yán)重部位，必須采用耐堿磚。耐堿磚中氧化鋁的含量控制在30%左右，在大型水泥窯窯筒的入料區(qū)段，表面散熱損失大，而對(duì)襯磚的要求具有良好的耐堿性，可選用耐堿隔熱磚。此磚的原料是半硅質(zhì)。

4.隔熱耐火材料

水泥窯使用隔熱耐火材料的作用如下：

（1）降低筒體表面溫度和散熱損失；

（2）防止筒體過(guò)熱；

（3）減輕窯襯材料的重量；

（4）降低工程造價(jià)。

水泥窯用隔熱材料有以下幾種

（1）硅酸鈣板，是一種高效節(jié)能材料。原料為硅制原料和石灰。

（2）隔熱耐火材料（見(jiàn)立窯表）

5.耐火澆注料

耐火澆注料是不定型耐火材料中的一個(gè)主要品種，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)大力推廣和應(yīng)用，我國(guó)十分重視，正在加速發(fā)展。

耐火澆注料品種繁多，如輕質(zhì)，超輕質(zhì)，高強(qiáng)，耐堿等，視使用條件不同而有不同的選擇。

表2 大型預(yù)分解窯用耐火材料