球团矿回转窑耐磨内衬研究.pdfVIP

球团矿回转窑耐磨内衬的研究 曹锟1，梁永和1，聂建华1，叶志伟2 1．武汉科技大学高温陶瓷研究所，武汉，430081； 00 2．武汉钢铁集团公司矿业公司焦作矿，焦作，4541 摘要分析了球团矿回转窑内衬材料磨损的机理，并对内衬耐磨材料的工艺设计思路及施工结构进行 了探究。 关键词球团矿回转窑耐磨内衬 回转窑属于动态窑，再加上所煅烧的物料各有不同，因此内衬的使用条件也不一样。煅烧水泥、轻 烧白云石、活性石灰、氧化铝、化工等这一类的回转窑的煅烧带均有一层稳定的窑皮，就是这层窑皮保 护着小砖砌筑的窑衬不抽签和耐磨损。而煅烧金属化球团、氧化球团等这一种类的回转窑，要求不能有 窑皮产生，所煅烧的物料直接磨损窑衬。再加上操作不当有大蛋产生以及回转窑内烟气中飞灰的冲击， 因而对窑皮产生冲击。因此内衬材料的高耐磨性能是保证球团矿回转窑正常运转的重要前提之一，我们 对此进行研究也是一项非常有意义的工作。 1磨损机理 磨损现象存在于各种工况中，对磨损机理的研究是十分必要的，但却是极为复杂的。国内外科技工 作者对磨损机理进行了大量的研究工作，但侧重点有所不同：国外注重微观理论研究，而国内则侧重于 实际工况下的宏观应用研究。在球团矿回转窑系统中，磨损现象十分严重。从磨损的实质来分析，机械 作用的磨损主要决定于下列因素： (1)球团矿及灰粒磨损特性。球团矿及灰粒磨损特性指其硬度、温度、形状和颗粒大小等的影响。如 果多硬性物质、颗粒粗大而有棱角，则其磨损特性增强。 (2)颗粒撞击可能性系数。这与颗粒特性有关，颗粒愈大，撞击的可能性也愈大。 (3)烟气流速。烟气流速也是影响炉内壁磨损因素。研究表明，磨损量与烟气流速的3次方成正比关 系。烟气流速的大小直接影响到流动飞灰的运动动能和单位时间内冲击到炉内壁的灰粒量。 (4)飞灰浓度。球团矿回转窑中，在飞灰循环倍率较高的情况下，可以提高燃烧效率，增强传热效果， 但循环倍率的高低也确定了炉内烟气中固体颗粒的浓度，因此，较高的循环倍率将导致含灰烟气流对炉 内壁的严重磨损。如果煤质变差，灰分增加，燃煤量也增加，造成烟气中飞灰浓度剧增，更增加了内衬 的磨损。 (5)炉内壁磨损量大小还受烟气中飞灰浓度及流速不均匀分布特性的影响。 (6)磨损量大小与受热面及内衬的材质有关。在同等条件下，材质耐磨性能越好，则磨损量越小；反 之亦然。 磨损量与各影响因素的关系，考虑到运行时间，可用下式表达： ·233· 6=吲◇u谐8j8Il 式中，Ⅳ为灰粒磨损特性系数；Ⅳ为材料耐磨系数；少为飞灰的撞击可能性系数；￡，为烟气中的飞灰 浓度；旷为烟气流速，也看作飞灰浓度；夕。为飞灰浓度不均匀分布系数：夕，为飞灰流速不均匀分布系 数：f为运行时间。 2耐磨内衬材料的工艺设计 2．1耐磨材料主材质的选择 为了确保球团矿回转窑内衬具有持久的耐用性，传统单一材质的耐火材料很难满足要求，必须针对 各种破坏因素，设计成多组分的复合耐火材料，它具有高耐磨、抗热震、耐侵蚀等性能。参考国内外有 关参考文献并结合实际使用经验，将球团矿回转窑内衬设计成以特级高铝为主材质，辅以抗酸抗热震的 添加剂为次材质的复合材料。 2．2临界颗粒尺寸和粒度分布 临界颗粒尺寸和粒度分布与材料的施工性能和使用性能密切相关，施工衬层厚度及形状的复杂程度 又决定了临界颗粒的尺寸。当施工衬里较厚、形状简单时，临界颗粒尺寸一般为8--10mm：而当施工衬 里较薄、形状复杂时，尺寸一般为3—5mln。从球团矿回转窑实际工作情况及施工的角度考虑，确定临 界颗粒尺寸为8mm。粒度分布按照最紧密堆积原则(安德森公式)设计，这不仅决定了浇注料的施工 性能，而且对热震稳定性、耐磨性和强度等物理性能有着重要的影响。 2．3结合剂 耐磨材料所使用的结合剂必须考虑以下因素：(1)合适的凝结硬化时间，使浇注料具有足够的施工 作业性能；(2)早期强度高，在整个使用温度范围内具有足够高和稳定的结合强度；(3)具有一定的抗 酸性，在酸性环境中具有安定性，在使用过程中不会发生溃散。因此选用了以纯铝酸钙水泥为主的结合 剂。