炭黑反应炉浇注料的研制与应用

炭黑反应炉浇注料的研制与应用

□　贺中央　刘百宽

濮阳耐火材料厂　濮阳457002

□　胡惠斋

濮阳市光璞石化有限公司

1　前言

炭黑反应炉是生产炭黑的常用窑炉,半补强炭黑反应炉属于双炉头软质炉的一种,圆柱形,呈水平设置。从炉头向后依次是燃烧反应室、异径段、分烟道、三叉口、总烟道、烟道出口。通常采用高铝砖做为反应炉的耐火衬层,由里向外依次为高铝砖、轻质粘土砖、硅酸铝纤维毡砌筑,外层为钢板焊制的炉壳。由于材料性能和施工质量不能满足炭黑生产的要求,从炉头向后经常出现炉体拱顶裂缝、掉砖等现象,尤其在变径的异径段和三叉口部位,由于气流连续冲刷,热应力比较集中,出现窜火、窜烟直至塌方的现象较频繁,从而使反应炉的检修周期平均低于1年。

2　耐火材料的选择

炭黑反应炉对耐火材料的要求非常苛刻,在反应炉内衬材料与炭黑烟气直接接触的条件下,要求耐火材料具有以下性能:

(1)由于半补强炭黑反应和生成是在1200℃高温条件下进行的,耐火材料必须具有良好的耐高温性能。

(2)由于炭黑生产是连续生产的操作过程,要求材料的荷软性能必须能够承受炉子载荷和高温操作中产生的应力作用,即在正常生产条件下不软化变形,不丧失结构强度,不断裂坍塌。

(3)由于炭黑生产的连续性使反应炉内衬炉料长期处于高温状态下。要求耐火材料在该环境中体积稳定,不会因膨胀和收缩使砌体变形或出现裂纹。

(4)耐火材料要具有较高的热震稳定性。

(5)在反应炉体的燃烧室,由于炉内气氛为氧化性气氛,后部为还原性气氛,因此在选择耐火材料时,要考虑燃烧室等高温部位内衬层的耐氧化性能和炉体后部的耐还原性能。

(6)能够承受高温高速火焰、烟尘、气流、炉渣冲刷的足够强度及抗蚀性能。

3　PN系列浇注料的研制和应用

3.1　原料的选择

根据软质炭黑反应炉的使用特点,以PN2AHS 低水泥浇注料为基础,做了针对性研究。主要是采用超细粉技术及各种分散剂及添加剂,并利用正交试验法及计算机辅助设计,确定了最佳配方。所用原料的化学成分见表1。

表1　原料的化学成分/%

原　料Al2O3Fe2O3S iO2CaO

高铝骨料50～60<1.5--

高铝粉>85<2.0--

铝酸钙水泥>70--22～26

S iO2微粉-->90-

Al2O3微粉>99.5---

3.2　浇注料的理化性能与分析

研制的PN系列浇注料的理化性能见表2。

由于PN2AHS系列低水泥浇注料采用超细粉结合及高效分散剂技术,利用SiO2微粉、Al2O3微粉充填浇注料的气孔,使材料的致密性大大提高,引入复合结合剂与高活性的SiO2、Al2O3等的综合作用,加速了基质中莫来石的形成,提高了浇注料的自结合能力,使其具有强度高、稳定性好、低气孔率,从而使该浇注料在软质炭黑反应炉上使用

　技术简报

NAIHUO CAI LI AO　292

　耐火材料1999/5

表2　PN系列浇注料的理化性能

理　化　性　能PN2AHS PN2AHS1化学成分/%Al2O3>50>55

体积密度/g・cm23110℃,16h 2.4～2.5 2.4～2.5 1500℃,3h 2.3～2.4 2.3～2.4

耐压强度　/MPa 110℃,16h>50>60 1500℃,3h>60>80

抗折强度　/MPa 110℃,16h>10>10 1500℃,3h>12>12

重烧线变化 /%110℃,16h-0.1～0.1-0.1～0.1 1500℃,3h-0.5～0.50～0.5

荷重软化温度/℃>1400>1500

热震稳定性/次

(1100℃Ω风冷)->50

耐火度/℃>1700>1700

具有良好的抗气流冲击能力、抗高温能力;另外,由于基质大量莫来石相形成体积膨胀抵消了烧结收缩,使浇注料高温烧结保持微膨胀,从而使炉体的整体性更好,不至于形成裂纹、塌落;莫来石晶相具有极低的膨胀系数,从而也使此种浇注料具有良好的热震稳定性。由于采用的原材料耐火度较高,基质相内低熔物较少,从而使浇注料具有较高的荷重软化温度。

3.3　应用

根据软质炭黑反应炉的使用特点,开发研制的PN系列高性能浇注料,1996年10月份开始在某厂使用。从使用情况来看,该浇注料具有极好的高温性能和体积稳定性,表面光滑如初,且无裂纹产生,不仅没有出现高铝砖使用过程中的掉砖现象,而且也没有出现其它浇注料使用中产生裂纹引起的冒烟、冒火现象。一年来由于第一条生产线改造成功,目前第二、三条生产线也已采用该浇注料并投入使用,为该厂创造了巨大效益。

4　结论

(1)开发的PN2AHS系列浇注料强度高,抗气流冲刷,抗热震性能好,耐氧化还原气氛性能优越,体积稳定性好,使用中不开裂,耐侵蚀。

(2)从炭黑反应炉一年多的使用看,PN2AHS 系列浇注料完全能满足软质炭黑反应炉燃烧室、三叉口、烟道等部位使用。

(3)从使用情况看,此种浇注料在炭黑反应炉上具有良好的适应能力,在同类型或类似炉子中具有极好的推广价值。

贺中央:男,1966年生,硕士,主要从事耐火材料技术开发和经营管理工作。

编辑:彭西高

氮化硅结合碳化硅制品中Fe2O3含量的测定方法

□　吴　嘉　旋

国家耐火材料质量监督检验测试中心　洛阳471039

目前,国内普遍采用邻二氮杂菲分光光度法测定耐火材料中的Fe2O3。此法操作简单,用途广泛,适用于很多材质,对于氮化硅结合碳化硅制品,也可采用此法测定其中的Fe2O3。但由于这种材质中含有大量的碳化硅,若采用传统的方法处理试样,不仅熔样时飞溅严重,而且即便试样不损失,结果也极不稳定。所以,为了使结果准确,且无上述问题发生,我们在熔样方式及熔剂上进行了一些试验。

1　熔剂的选择

在日常分析中,通常选用二混熔剂(二份无水碳酸钠与一份硼酸混合)进行熔样,但在碳化硅含量高的材质中,若采用二混熔剂,由于熔剂碱度不够,致使试样飞溅严重,影响分析结果的准确度。用三混熔剂(115份无水碳酸钠+115份无水碳酸钾+017份硼酸)就无上述现象出现,所以本次试

技术简报

耐火材料

NAIHUO CAI LI AO1999/5293