據生產過程中的觀察與調研,磷酸鹽耐火磚在水泥窯上的損壞機理大致可以分為三種類型:即熱應力損壞、化學侵蝕及機械磨損。立窯不同于回轉窯,屬于靜止的立式熱工煅燒設備,從其工作特點分析:預熱與燒成帶位于擴大口部位,該部位的耐火材料要不斷地承受物料的沖擊、摩擦以及物料間化學反應導致的侵蝕,并且頻繁地接觸冷濕料球與急冷急熱溫度變化等,引起磚體的急速收縮與膨脹,并產生很大的內應力導致磚體變形損壞。除此之外,還與下述因素有關：
1、磷酸鹽耐火磚的化學成分、顆粒級配。尤以骨料中Al2O3達不到設計要求,(Al2O3含量偏低同時,由于原料中或多或少含有數種雜質成份其耐火度和抵抗熟料侵蝕能力會相應降低。
2、CaF2、R2O、CaO及S、Cl等揮發組分對磚體的化學侵蝕,造成窯皮的形成剝落循環加快。立窯中煤灰組分以100%摻入并參與化學反應,當采用常溫煅燒時(≥1450℃),使材料的抗侵蝕能力下降,促使侵蝕速率加快。
3、成型壓力偏小,磚體不夠致密,常溫耐壓強度低。
4、由于配料及煅燒操作、用風等方面的原因,熟料中低熔過渡礦相增加,配煤量高時引起室溫過高,熟料液相量相對增多,形成粘邊及磚體表層剝落、掉皮。
5、處理煉窯及粘邊時,人為地損壞磚體。
6、現行的磷酸鹽耐火磚生產廠家提供的設計磚型普遍偏小,砌筑灰縫過多,而磚體蝕損又往往從薄弱部位磚縫間開始并加快。
此外,有些磷酸鹽耐火磚的生產廠家,沒有嚴格執行JC350-83《水泥窯用磷酸鹽結合高鋁質窯襯磚》標準中要求采用回轉窯1600℃以上煅燒的鋁礬土熟料。為降低生產成本,使用立窯或其它窯型煅燒的低質量鋁礬土,材料的理化性能本身欠佳,產品質量難以達到標準要求實際應用中工作壽命偏低。再者,生產廠家將制造筒體磚的材料用于擴大口磚的制作,材料相互混用,產品質量偏低。
當立窯采用復合礦化劑時,顯著地降低了熟料的液相生成溫度及粘度,延長了燒成帶、擴寬了燒成范圍,熟料與磚體界面接觸部位呈化學侵蝕狀態,并伴有鈣長石礦物(CaS2)形成,高溫下侵蝕速率增大,磚體界面結構在熟料侵蝕和熱負荷沖擊下變為疏松,同時又因機械磨損和熱化學融蝕共同作用,加速了材料的損壞,使立窯的有效內徑(Di)變大,磚體表面粗糙,窯內邊壁通風不良,斷面風速降低,形成惡性循環這就是磚體損壞后期立窯煅燒操作不順暢、易粘邊、架拱的主要原因。
磷酸鹽耐火磚工作壽命還與材料中Al2O3含量和磷酸本身的質量、加入量及困料時間(即物料化學反應程度),成型壓力(許多廠采用噸以下壓力機成型,磚體的機械強度偏低,體積密度小),焙燒溫度及時間、貯存、運輸方式等有關。需要指出的是:磷酸鹽材料由于其特殊的物理及化學性質,在貯存和運輸過程中不能受潮或淋雨。否則,會顯著地降低材料的結構強度而破壞其化學性能,縮短其工作壽命。
從磷酸鹽材料的使用時間分析:除上述因素外,磚的生產時間與其壽命密切相關。當采用同種配方和制成工藝時,夏季生產的磷酸鹽耐火磚工作壽命稍長而冬季生產的磚壽命稍短(一般為2～3個月)。究其原因:主要是成型前的困料反應溫度和時間。夏季氣溫高,化學反應時間短而充分,困料質量好。而冬季都難以有此便利條件。
所以,冬季制磷酸鹽耐火磚時,加強困料過程中的保溫隔熱措施,確保困料質量。
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