水泥窑耐火砖性能对挂窑皮的影响

　　高温条件下，水泥熟料和耐火材料互相作用，形成窑皮是一个复杂的现象。从耐火材料的角度看，这一问题涉及耐火材料的“发汗”、挂窑皮时耐火材料受到的损伤以及水泥熟料耐火材料反应产物的热态和冷态物理化学性质等众多问题。

　　第一，耐火材料的化学矿物组成、气孔率和组织结构的牢固性决定熟料组分是否容易进入砖体，以及和耐火材料反应后产生何种物质。由此，决定耐火材料是否容易“发汗”，是否容易被熟料液相润湿，是否容易粘接水泥熟料颗粒形成窑皮。

　　第二，耐火材料受到高温的作用和熟料的侵蚀，耐火材料表面的化学成分、物相组成、物理性能都发生了改变。例如，镁铁尖晶石砖、铁铝尖晶石砖含有大量的助烧Fe2O3。如果不能迅速形成窑皮，砖中Fe2O3将与熟料反应，形成C4AF和c2F，致使耐火砖热端的体积密度增高、显气孔率降低、热膨胀系数增大，从而易于受热震损害。

　　第三，水泥熟料耐火材料反应产物的物理性能。

　　C2S-MgO·(Fe，Cr)2O3系统的熔点比C2S- MgO·(Fe，Al)2O3。系统高200℃左右。由此推知，镁铬砖的耐烧蚀性要比镁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石砖、铁铝尖晶石砖好得多。

　　第四，水泥熟料与白云石砖的反应产物是C3S。与镁铬、镁铝耐火材料的反应产物都有C2S。C2S具有相变和粉化的可能。在Cr、Al、Fe三种元素中，只有Cr能稳定β-C2S。所以，白云石砖的挂窑皮性最好，镁铬砖次之，镁铝砖的挂窑皮性最差。

　　常见碱性砖的挂窑皮性

　　窑皮的维护

　　1.挂上窑皮

　　一般情况下，挂窑皮需要较长的时间(1～3d)。挂窑皮的过程中，要求窑皮逐渐增厚，速率不要过快，以免挂上疏松的窑皮。

　　挂窑皮时，要求窑体规整完好，椭圆度正常，窑运行稳定，尽量减少开停窑的次数。

　　挂窑皮时，要求生料、煤粉的成分稳定适当，与所处窑温适应，火焰位置与温度场保持稳定，以形成数量和黏度适当、稳定的熔体。

　　挂窑皮时，要求窑料和衬砖互相适应，有利于窑料黏附砖面并适度渗入砖内，使窑皮稳定存在于砖体之上。

　　开始挂窑皮时，喂料为正常的65%～70%，窑速适当减慢。当窑料接近烧成带后，适当加大风、煤，使耐火砖表面“发汗”，但不得“烧流”。窑料到达烧成带后，要确保烧熟，但不能烧大火，还要控制结粒较小而均匀。熟料大的似核桃，小的似花生米，小颗粒占80%以上，翻滚灵活。以后逐步加大喂料，至第9班时完全挥发正常。

　　如果按照正常操作不能挂上窑皮，就要寻找问题的原因，采取针对性措施加以解决。从耐火材料来看，挂窑皮的温度区间的下限是耐火砖的“发汗”温度，温度上限是窑皮的“烧流”温度。从水泥熟料来看，挂窑皮温度区间的下限是开始结粒温度，温度上限是窑料结粒明显粗大的温度。两个区问的交集(彼此重合部分)就是挂窑皮温度范围。

　　一般情况下，挂不上窑皮的原因都是挂窑皮温度范围过窄或者该温度范围不存在。所以，若耐火材料的发汗温度过高，制砖时就要添加有利于熟料黏附的物质。例如，磷酸盐砖依靠添加黏土获得类似于黏土砖的挂窑皮性。如果是熟料结粒温度过低，就要提高铝率或硅率。例如，由磷酸盐砖改用镁砖时，提高熟料的铝率解决了挂窑皮的问题。如果问题已经出现，既不能更换耐火材料，也来不及调整熟料率值，就需要改变操作。例如，必要时可以采用鼓风强制冷却窑体的方法，通过逐步增加冷却风量，挂上窑皮。如果采取措施及时，挂上窑皮后，仍可获得较长使用寿命。

　　2.维护窑皮

　　挂好窑皮只是长期安全运转的第一步，更重要的是保护好窑皮，为优质、高产、长期安全运转创造条件。维护窑皮的措施是：

　　①稳定热工制度，保持快转率在85%以上;

　　②控制火焰形状，不使其刷窑皮;

　　③避免烧大火、烧顶火，严禁烧流或跑黄料，保证熟料结粒细小均匀，5～20mm的小颗粒占80%以上，翻滚灵活，进冷却机微有灰尘扬起;

　　④发现窑皮不好，要及时补挂。