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在水泥回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行過(guò)程中，窯內(nèi)的耐火材料頻繁地受到熱、化學(xué)和機(jī)械應(yīng)力的作用，會(huì)造成不同形式的損壞，各種作用力的損壞作用如圖1：
通過(guò)水泥窯的運(yùn)行實(shí)踐得出的共識(shí)是：機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕是三種最基本的損壞因素，絕大多數(shù)情況下它們綜合作用于耐火材料，并主要表現(xiàn)為熱-機(jī)械綜合效應(yīng)和熱-化學(xué)綜合效應(yīng)。德國(guó)耐火技術(shù)公司對(duì)使用后的鎂鉻磚進(jìn)行了大量的研究，并統(tǒng)計(jì)了主要損壞原因出現(xiàn)的頻率：
1)機(jī)械應(yīng)力占37%：由窯體變形和磚的熱膨脹作用引起。
2)化學(xué)侵蝕占36%：由熟料中的硅酸鹽、鐵酸鹽以及堿鹽的侵蝕作用引起。
3)熱應(yīng)力占27%：由過(guò)熱和熱震作用引起。
PC窯和SP窯的使用，由于其窯內(nèi)較高的工作溫度、窯較快的轉(zhuǎn)速、復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以及堿揮發(fā)性組分的富集導(dǎo)致窯襯嚴(yán)重堿蝕，造成了耐火材料的使用壽命大幅度縮短，其窯襯材料的損壞機(jī)理如下：
1)堿、硫、氯等揮發(fā)性組分侵蝕嚴(yán)重。
由于預(yù)分解窯充分利用余熱預(yù)熱生料，硫酸鹽和氯化物等揮發(fā)凝聚，反復(fù)循環(huán)并富集，導(dǎo)致預(yù)熱器、分解爐、上升煙道、下料斜坡所用的粘土磚和普通高鋁磚等耐火材料受到嚴(yán)重的侵蝕，形成新的礦物產(chǎn)生膨脹，使耐火材料開(kāi)裂剝落，發(fā)生“堿裂”破壞，并且硫、氯等揮發(fā)組分在所接觸的耐火材料的表面形成2C2S·CaCO3、2C2S·CaSO4、2CaSO4·K2SO4等結(jié)皮礦物，加劇結(jié)構(gòu)剝落損毀，嚴(yán)重干擾窯的正常運(yùn)行，甚至停窯檢修;
2)窯溫的提高對(duì)耐火材料破壞加劇。
大型預(yù)分解窯多采用蓖式冷卻機(jī)和多通道噴煤嘴，二次風(fēng)溫度可達(dá)1150℃，火焰溫度提高很多，造成其各個(gè)段帶溫度水平遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)窯的相應(yīng)部位。溫度的提高加劇了熟料對(duì)耐火材料的侵蝕，使用壽命急劇下降;
3)窯速和窯徑加大，增加了回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行過(guò)程中對(duì)窯襯材料帶來(lái)的熱機(jī)械損害。
大型窯的轉(zhuǎn)速達(dá)到了3~4r/min，直徑高達(dá)4~6m，單位產(chǎn)量加大，但掛窯皮性變差，熱震損壞大，機(jī)械應(yīng)力和熱疲勞破壞也加大。
此外，近年來(lái)水泥窯不斷采用各種工業(yè)廢棄物，如廢輪胎等作為輔助燃料，使堿、氯、硫的侵蝕作用日趨嚴(yán)重，原來(lái)在過(guò)渡帶使用效果很好的鎂尖晶石磚，隨工業(yè)廢棄物用量的不斷增加，壽命明顯降低。
其中，水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶和過(guò)渡帶是整個(gè)系統(tǒng)中工作環(huán)境最惡劣的部位，比其他段帶承受更多的磨損，受到熱-機(jī)械綜合效用和熱-化學(xué)綜合效用的影響。全窯系統(tǒng)耐火材料總消耗量的60%~70%發(fā)生在燒成帶和過(guò)渡帶部位。表1列舉了這兩個(gè)段帶所用窯襯材料損毀的方式。
