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2025-01
耐材之窗耐火原料指數(shù)
綜合指數(shù)
  • 綜合指數(shù):202.82
  • 上月:203.62
  • 環(huán)比: -0.39%
  • 去年同期:187.36
  • 同比: +8.25%
產(chǎn)品指數(shù)
  • 鋁礬土:175.00 上月:175.00 環(huán)比: 0.00% 去年同期:159.00 同比: +12.00%
  • 碳化硅:98.00 上月:98.00 環(huán)比: 0.00% 去年同期:107.00 同比: -35.00%
  • 鱗片石墨:100.00 上月:103.00 環(huán)比: 0.00% 去年同期:123.00 同比: -44.00%
  • 燒結(jié)鎂砂:208.00 上月:208.00 環(huán)比: 0.00% 去年同期:204.00 同比: -9.00%
  • 普通電熔鎂砂:138.00 上月:138.00 環(huán)比: 0.00% 去年同期:129.00 同比: 0.00%
  • 棕剛玉:138.00 上月:140.00 環(huán)比: 0.00% 去年同期:127.00 同比: +4.00%
  • 白剛玉:141.00 上月:145.00 環(huán)比: 0.00% 去年同期:95.00 同比: +49.00%
  • 棕剛玉:138.00 上月:140.00 環(huán)比: 0.00% 去年同期:127.00 同比: +4.00%
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加速環(huán)保進程,促進水泥窯用耐材無鉻化

發(fā)布時間:2008-06-24
水泥窯用環(huán)境友好堿性耐火材料即無鉻化耐火材料已有10余年的發(fā)展歷史。水泥是國民經(jīng)濟建設(shè)的基礎(chǔ)材料,耐火材料又是水泥窯爐的心臟,社會經(jīng)濟的變化決定著水泥工業(yè)的發(fā)展,而水泥工業(yè)的發(fā)展又影響著水泥窯用耐火材料的技術(shù)進步。水泥窯用耐火材料的發(fā)展要有水泥工業(yè)的需求作為動力,同時也要憑借已有的基礎(chǔ),以及新原料、新工藝、新裝備的出現(xiàn);其他行業(yè)情況及相關(guān)學(xué)科成果也都影響著耐火材料的科技進步。這些是分析研究水泥窯用耐火材料發(fā)展的主線。
     鎂鉻磚的污染問題
     鎂鉻磚含有10%~20%的鉻礦石。鉻賦予耐火材料良好的掛窯皮性,可降低導(dǎo)熱率,使水泥廠獲得可觀的經(jīng)濟效益,但會產(chǎn)生鉻公害。在高溫、堿和氧化性氣氛存在時,部分Cr3+會轉(zhuǎn)化成Cr6+,揮發(fā)并凝結(jié)在耐火材料的冷端。鎂鉻殘磚含有0.1%~0.5%的Cr6+,相關(guān)標準規(guī)定Cr6+允許含量(kg/L)為1.0-6~0.01,因此鎂鉻殘磚對環(huán)境的污染十分嚴重。隨環(huán)保法規(guī)的建立和無鉻
材料的發(fā)展,鎂鉻磚的用量將大為減少。
     我國某4000t/d水泥窯年拆卸鎂鉻殘磚180噸,向環(huán)境排放Cr6+共180千克。為使環(huán)境水達到IV級標準(Cr6+<0.05mg/L),年需180/(0.05×10-6)/1000=360萬噸凈水稀釋;如達到I級標準(Cr6+<0.01mg/L),則年需1800萬噸凈水稀釋。其中,殘磚最高的Cr6+每千克含量高達2577毫克,更需凈水10噸稀釋,才能使其達到I級標準。全國水泥回轉(zhuǎn)窯年產(chǎn)量以6億噸計,每年排出的殘磚約6萬噸,每年向環(huán)境排放Cr6+達60噸。為使環(huán)境水達到IV級標準(Cr6+<0.05mg/L),年需20億噸凈水稀釋;如達到I級標準(Cr6+<0.01mg/L),年需60億噸凈水稀釋。
     由此可見,水泥工業(yè)鎂鉻殘磚的污染問題十分嚴重,大量使用鎂鉻磚無疑將對人民的健康和環(huán)境造成巨大損害,我國在條件成熟后也會制定限用鎂鉻磚的法規(guī)和標準。
耐材無鉻化技術(shù)研究現(xiàn)狀
     20世紀70年代后期,我國水泥窯高溫帶開始使用鎂質(zhì)耐火材料;80年代,中國建筑材料科學(xué)研究院(以下簡稱中國建材院)先后完成了水泥窯用直接結(jié)合鎂鉻磚、方鎂石尖晶石磚的研究;90年代,中國建材院又先后進行了水泥窯用燒成白云石磚、低鉻堿性磚和無鉻堿性與環(huán)境友好材料的前瞻性研究,研制的材料也獲得了良好的試用效果。20世紀80年代~90年代,中國建材院還進行了水泥窯用堿性耐火材料損毀機理,提高白云石磚抗熱震性,特種含鋯高鋁磚工藝—結(jié)構(gòu)—性能—損毀機理統(tǒng)一研究等科研項目。這些研究為水泥窯用環(huán)境友好堿性耐火材料的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。
     10多年來,國內(nèi)外進行了大量鎂鉻磚替代材料的研究,但結(jié)果尚不理想。其原因在于,替代物并不完全具備鎂鉻尖晶石的優(yōu)點。Cr2O3在鎂鉻質(zhì)耐火材料中的作用是,增大低熔相的潤濕角,提高直接結(jié)合程度并降低侵蝕速率;形成鎂鉻尖晶石,改善抗熱震性;降低黏附窯皮的溫度穩(wěn)定侵蝕產(chǎn)物C2S。水泥熟料中的C3S將和耐火材料中的尖晶石反應(yīng),形成大量新生C2S。βC2S向γC2S轉(zhuǎn)變伴隨14%的體積變化。如果C2S的晶相轉(zhuǎn)化不能得到抑制,轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的應(yīng)力將導(dǎo)致黏附在耐火材料表面的窯皮垮落。這些有利作用賦予了鎂鉻質(zhì)材料良好的荷重軟化溫度、高溫強度、抗侵蝕性、熱震穩(wěn)定性和較好的掛窯皮性。鎂鋁尖晶石和鎂鐵尖晶石只具備其中第二個和第三個優(yōu)點。所以,現(xiàn)有的無鉻磚不能全面替代鎂鉻質(zhì)材料。一些鎂鐵磚中不得不摻有4%左右的Cr2O3。
     國外環(huán)境友好堿性耐材現(xiàn)狀
     德國耐火技術(shù)公司是世界較大的水泥窯用耐火材料專業(yè)生產(chǎn)企業(yè),RHI集團是全球較大的耐火材料跨國公司,占有著西歐和北美耐火材料市場30%的份額。Wulfvath是西方較大的白云石耐火材料廠家。Wulfvath公司已和占有北美5%耐火材料市場的Baker公司合并,在美國建起了年產(chǎn)15萬噸的環(huán)境友好堿性耐火材料生產(chǎn)基地,自動化程度非常高。因此這幾家公司的產(chǎn)品代表著發(fā)達國家水泥窯用堿性耐火材料的最高水平。
     德國耐火技術(shù)公司產(chǎn)品分3個牌號,其主要性能指標如下:牌號Almag85、MagPure93、Mag鄄Pure95的體積密度(g/cm3)均為2.9,顯氣孔率均為17%,耐壓強度(MPa)均為45,熱震性為950℃,風(fēng)冷·次數(shù)均為100,300℃下導(dǎo)熱率(W/m·K)分別為4.0、4.1、4.8,1000℃導(dǎo)熱率(W/m·K)分別為2.8、2.9、3.0,MgO含量(%)分別為85~89、88~92、94~96,Al2O3含量(%)分別為9~12、4~7、3~5,CaO含量(%)分別為1.0、1.0、1.0。其中Almag85用于水泥窯過渡帶,MagPure93和MagPure95用于燒成帶。Almag85用高純、高鈣硅比燒結(jié)原料,經(jīng)高溫制成。MagPure93和MagPure95所用原料與Al鄄mag85相同,但摻加了1.5%相當(dāng)C2S的CaO和SiO2,以提高掛窯皮性。Almag85在我國大型水泥窯的過渡帶使用良好,但MagPure93、MagPure95使用效果不佳。我國水泥廠反映MagPure93的掛窯皮性不好、易燒損。我國的大型水泥窯常常超負荷運轉(zhuǎn),常見的2000t/d,4000t/d的窯其產(chǎn)量達到2500t/d,4500t/d。提高產(chǎn)量需增大熱負荷,因而尖晶石磚因抗侵蝕性不佳易損毀。
     RHI公司是奧地利Veitsch-Radex、德國Didier和美國Harbinson-Walker等大型企業(yè)組成的超大型跨國公司,也是全球較大的耐火材料公司。RHI公司產(chǎn)品占亞歐市場的30%、北美市場的30%、拉丁美洲市場的12%、非洲和遠東市場的18%、亞太和東歐市場的3%,Veitsch-Radex的無鉻堿性磚分為合成原料3個牌號(AnKral-R17、AnKral-R19、RadexAS90S)和天然燒結(jié)原料3個牌號(AnKral-R29、AnKral-R69、AnKral-R16)。其化學(xué)成分如下:MgO含量(%)為86、93.5、92、87、87、91;Al2O3含量(%)為12、5、6.5、6.1、5.2、6;Fe2O3含量(%)為0.5、0.5、0.4、4.4、5.6、0.4;CaO含量(%)為0.7、0.8、0.8、1.5、1.8、1.7;SiO2含量(%)為0.2、0.2、0.2、0.8、0.5、0.9。AnKral-R17由燒結(jié)尖晶石引入氧化鋁。因CaO、SiO2、Fe2O3的含量較低,適用于揮發(fā)性組分高和有氧化還原問題的過渡帶。AnKral-R19由剛玉引入低含量的氧化鋁,燒成中形成的原位尖晶石賦予了材料較好的結(jié)構(gòu)柔韌性,具有較好的熱態(tài)強度,耐熟料侵蝕性好。
RadexAS90S的氧化鋁由剛玉和燒結(jié)氧化鋁同時引入,剛玉提供了抗熱震性,分散與基質(zhì)中的燒結(jié)氧化鋁改善了掛窯皮性。AnKral-R29由低鐵和含鐵鎂砂混合制成,但其基質(zhì)是低鐵的.AnKral-R69由含鐵鎂砂制成。Fe2O3降低了材料的高溫強度,但顯著促進了窯皮的形成,并提高了窯皮的穩(wěn)定性。AnKral-R16由剛玉和預(yù)合成尖晶石引入氧化鋁,其熱態(tài)強度和較貴的合成原料產(chǎn)品相當(dāng),但價格較低。
     德國Wulfvath公司的主要產(chǎn)品為白云石質(zhì)耐火材料。這家公司是世界較大的白云石生產(chǎn)廠商,白云石磚在水泥窯上應(yīng)用需要有穩(wěn)定的窯皮,我國僅有幾條窯使用這家公司產(chǎn)品。RHI耐火技術(shù)公司最近開發(fā)了水泥窯用鎂鐵尖晶石磚。
     鎂鋁尖晶石磚的主要優(yōu)點是:易于黏掛窯皮,但耐高溫性、抗侵蝕性和抗氧化還原性能不佳。如能揚長避短,發(fā)揮掛窯皮性和物理性能較好的特點,鎂鐵尖晶石磚用于自動化水平高、熱工制度穩(wěn)定水泥窯的特殊部位,可以有良好的壽命。雖然如此,該材料價格高,大大高于國產(chǎn)磚的研制,加上我國水泥工業(yè)自動化程度不高,因而市場前景不被看好。
     我國無鉻耐材的應(yīng)用及發(fā)展前景
     堿性耐火材料是熱工窯爐不可或缺的一種關(guān)鍵耐火材料。
     目前,北京瑞泰高溫材料科技股份有限公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了能夠同時具備上述優(yōu)點的復(fù)合替代物。
采用的掛窯皮檢驗方法是:試件(100mm×100mm×10mm)兩塊,中間夾有小于1毫米、平鋪碾勻的水泥熟料20克,在“三明治”試件組合體上壓重物600克,用1470℃高溫煅燒4小時。掛窯皮性能的評分標準為:借助工具劈裂,且黏結(jié)物和磚的化學(xué)反應(yīng)極小為6分;用手可以掰開,鏟除黏結(jié)物費力不等為5~4分(如鎂鉻磚);黏結(jié)后拿樣品時黏結(jié)物易掉為3分(如第三代尖晶石磚);黏結(jié)物未受力就大部分掉下為2分;有黏結(jié)痕跡但完全粉化小于1分;完全沒有黏結(jié)痕跡為0分。從表3可知:新型無鉻磚的荷軟和掛窯皮性能優(yōu)于鎂鉻磚,抗熱震性和鎂鉻磚相當(dāng),其他性能均符合使用要求。替代鎂鉻磚的新型環(huán)境友好堿性耐火材料得以研制成功。
     綜上所述,堿性耐火材料應(yīng)用量大、面廣,僅水泥工業(yè)一年就有40萬噸的使用量。國產(chǎn)無鉻堿性耐火材料將解決鉻公害問題,保證2000t/d級以上水泥窯的正常運轉(zhuǎn),改變進口堿性耐火材料的需求彈性,為提高水泥企業(yè)的經(jīng)濟效益做出貢獻。

信息來源:(中國建材網(wǎng)) 采編:信息10
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