大型水泥回转窑用耐火材料

抗侵蚀，抗热震，高温下体积稳定等特点。
半再结合镁铬砖采用优质镁砂、电熔镁铬砂为
原料，制品具有较好的热震稳定性，抗水泥熟料侵
蚀性强的特点。
镁-铁铝尖晶石砖
原料：高纯镁砂和铁铝尖晶石；
工艺：合理级配、高压成型、严格控制烧成温度及烧成气氛； 特点:良好的柔韧性和热震稳定性、高温体积稳定性好、 荷软温度高、挂窑皮性能优异。
热应力损毁，约占损毁的36%
对耐火材料要求
总体要求：
提高抗侵蚀性、热震稳定性和耐磨性
①提高抗侵蚀。加入碳化硅、氧化锆、氧化铬及 铝镁尖晶石等，降低气孔。
②提高热震稳定性。合理选择生产工艺，使气孔 分布及强度有利于缓解应力，阻止裂纹扩散。
③提高耐磨性。选择具有中、高温热态强度的材 料，降低材料的临界粒度。 ④改变施工方式。采用自流浇注料、喷涂料、防 爆浇注料和热硬性材料。
25~30 30~46 46~56 56~71 71~72
直接结合镁铬砖
以高纯原料(主要是电熔或高纯烧结镁砂和铬矿),经过高 压成型,高温烧成,晶相间直接结合,具有气孔率低、耐压强度 高、高温下抗侵蚀、抗热震和抗剥落性好等性能，特别是挂 窑皮性能优异。
直接结合镁铬砖性能指标
直接结合镁铬砖 性能指标
指 项 MgO,% ZrO2 , % 显气孔率, % 0.2MPa荷重软化开始温度, ℃ 常温耐压强度 ,MPa 热震稳定性(1100℃,水冷),次 目 标 准 ≥85 ≥3 ≤18 ≥1600 ≥40 ≥5
标 典型值 87.2 3.4 17 1620 59 7
镁铝尖晶石砖
用高纯镁砂和合成的镁铝尖晶石为主要原料，主晶相为方镁
大型水泥回转窑用耐火材料
粉状水硬性无机胶 凝材料。加水搅拌 成浆体后能在空气 或水中硬化，用以 将砂、石等散粒材 料胶结成砂浆或混 凝土。
水泥定义
水泥历史 1824年英国人阿斯 普丁取得了专利被 命名为波特兰水泥； 1833年全世界第一 袋商业水泥是由法 国企业“拉法基” 所生产 1886年英国人澳门 英泥青州厂
项目
DMC-12 不小于 不小于 不大于 不大于 不小于 不小于 不低于 不少于 60 12 3.2 19 3000 35
DMC-9-B 70 9 3 19 2980 40
DCM-9-A 70 9 2.8 19 2980 40
CMC-6 85 6 2.8 18 2950 40
DMC-4 80 4 2.5 18 2930 40 1550 4
项目 镁铁尖晶石砖 高韧性镁铁尖晶石砖
MgO % Fe % FeO SiO 2 %
不小于
85 5-7.5
88 5-6 1.5
不大于
2
Al 2 O 3 %
显气孔率 % 体积密度 g/cm 3 常温耐压强度 MPa 不大于 不小于 不小于
3.0 -5.0
17 3 45 1600 2.6
4.0 -7.0
16 2.9 55 1650 2.6
抗剥落高铝砖
以特级高铝矾土熟料为主要原料，通过加入锆英砂、蓝晶石、红 柱石等
相变原料，提高其抗热震稳定性能力。具有抗剥落能力强，抗钾、钠、 硫、氯及碱性盐的侵蚀，低导热率等性能，是水泥窑过渡带及分解带的 理想材料，还可用于水泥窑的窑门罩、冷却机等部位。
抗剥落高铝砖
B74 ≥74 ≤1.7 ℃ ≥1790 ≤22 ≥2.65 ≥60 ≥1470 1500 ℃×2h +0.1~ -0.3 ≥20 B75 ≥75 ≤1.5 ≥1790 ≤22 ≥2.65 ≥60 ≥1500 1500 ℃×2h +0.1~ -0.3 ≥25 B80 ≥80 ≤1.5 ≥1790 ≤22 ≥2.70 ≥60 ≥1550 1500 ℃×2h +0.1~ -0.3 ≥25 B85 ≥85 ≤1.5 ≥1790 ≤22 ≥2.75 ≥70 ≥1550 1500 ℃×2h +0.1~ -0.3 ≥25
MgO，% Cr2O3，%
SiO2，% 显气孔率，% 体积密度，kg/m3 常温耐压强度，MPa 0.2MPa 荷重软化开始温度，℃ 热震稳定性（1100℃-冷水，次）
1580
4
1580
4
1600
4
1600
4
普通镁铬砖、半直接结合镁铬砖
普通镁铬砖以方镁石、镁铬尖晶石和少量硅 酸盐为主晶相的碱性耐火制品。产品具有耐高温，
对耐火材料要求
提高抗应力能力，增加高温强度 增加保温性能 复合砖、保温材料 科学、合理的砖型，准确的砖外形尺寸 利用Ansys、Dynaform和Aabaqus等有限元软件 分析回转窑各部位应力， 利用MathCAD进行内衬的传热计算，利用 Autocad进行砖型设计 砖的砌筑 预留膨胀缝：正确使用火泥和纸板 砖的使用 烘烤、冷却、挂窑皮、维护窑皮等。
耐火材料重量 （t） 13.5 36.2 200.7 50.4 144.2 103 134.9 8 合计690.9
容重t/m3 3.05 2.7 3 3 2.7 2.6 2.7 2.7
备注
配套火泥2吨 配套火泥3吨 配套火泥1.5 吨 配套火泥2吨 配套火泥2吨 配套火泥2吨
6000t/d回 转窑配砖
③ 因窑皮厚，耐火砖表面温度降低，经受的热负荷与化学侵蚀减轻，
同时窑壁散失的热量减少。
问题：如何解决生产、储存和使用过程中的水化问题。
镁锆砖
以电熔镁砂、锆英砂为主要原料，经高压成型、高温烧 成而制得。结构致密、气孔小且分布均匀、高温强度大、热 震稳定性好、抗碱侵蚀性及挂窑皮性能优异，适用于水泥回 转窑的烧成带。
4、水泥回转窑用耐火材料
预热与预分解系统
普通耐碱砖 耐碱浇注料 抗结皮耐火浇注料 抗剥落高铝砖 抗结皮耐火浇注料 高铝质低水泥耐火 浇注料
预热器系 统
分解炉 绝热保温 材料
硅钙板 耐火纤维 隔热砖 轻质浇注料
回转窑系统
烧成带 上下过渡 带 分解带
尖晶石砖 抗剥落高 铝砖 硅莫砖 高铝砖等
前后窑口
冷却系统（含三次风管）
抗剥落高铝砖 磷酸盐耐磨砖 耐碱浇注料 钢纤维增强耐火浇注料 高耐磨耐火浇注料 莫来石高强耐火浇注料 高铝低水泥耐火浇注料
刚玉质浇注料等
回转窑位置 （m ） 0~1 1~5 5~25
耐火材料种类 碳化硅刚玉浇注 料 硅莫耐磨砖 直接结合镁铬砖 尖晶石砖 硅莫复合砖 抗剥落高铝砖 磷酸盐高铝砖 钢纤维增强浇注 料
石和尖晶石，有良好的耐侵蚀、抗剥落及耐高温等特点，可用于
大型干法水泥回转窑的过渡带。
硅莫耐磨砖
以特级高铝矾土熟料、碳化硅和金属硅为主要原料，经高压 成型、高温烧成而制得。常温及高温强度大、热震稳定性好、在 使用过程中不断形成保护层、耐磨性好及抗剥落性强，适用于水 泥窑的下过渡带、冷却带、窑口等部位。
项 Al2O3 , % SiC+SiO2 , % 显气孔率, % 0.2MPa荷重软化开始 温度, ℃ 常温耐压强度 ,MPa 热震稳定性(1100℃, 水冷),次 目 指 标准 ≥58 ≥35 ≤22 ≥1550 ≥80 ≥20 标 典型值 61.85 36.24 18 1650 92 24
钢纤维增强耐磨高铝砖
品牌 Al2O3 Fe2O3 耐火度 显气孔率 % % %
项目
体积密度 g/cm 3 常温耐压强度 MPa 荷重软化温度 ℃ 重烧线变化率 % 热震稳定率 次 (1100 ℃水冷) 用途
水泥窑及其它热工窑炉
耐碱砖 、耐碱浇注料 、钢纤维增强耐火浇注料
耐碱砖：耐碱砖指以低铝耐火粘土、硅石、焦宝石、废瓷和适量的 添加剂为主要原料制成。产品具有体积稳定、抗碱侵蚀能力强、耐 渗透等特点。用于水泥窑的预热器、分解炉、三次风管等部位。 耐碱浇注料：耐碱浇注料系以硅酸铝质材料作耐火骨料和粉料，用 铝酸盐水泥和外加剂配制的浇注料。具有良好的高温性能和耐碱侵 蚀性能，高强型还具有强度高、耐磨性好，可以在大中型干法水泥 窑窑口、预热器和风管等系统中使用。
出窑熟料温度可达1400℃以上
③筒体转速提高，直径增大，应力破坏。
要求耐火材料要有更高的整体稳定性和抗应力破坏能力
④冲刷磨损加剧导致耐火材料的破坏严重
根据不同部位耐火材料损毁机理有针对性地研究、 生产特殊种类耐火材料
回转窑耐火材料损毁原因
化学侵蚀损毁，约占损毁的27%
机械源自文库力损毁，约占损毁的37%
0.2Mpa 荷重软化温度℃
热导率 W/MK
不小于
不大于
镁钙砖
镁钙砖是由煅烧的镁钙砂制成的碱性耐火材料，通常CaO含量达到40%以上， 主要用于回转窑烧成带。 易粘窑皮的原因： ① 1450℃时熟料中C2S（熔点1900℃）与砖中CaO发生化学反应，在砖 界面上生成C3S（熔点2130℃），形成坚固而稳定的窑皮； ② CaO与熟料反应提高了熔体的粘度，熟料熔体难渗透到砖的内部，从而 减少了砖的腐蚀剥落，稳定了窑皮;
钢纤维增强耐火浇注料：以高铝矾土熟料或刚玉等为骨料和粉料， 加入结合剂和适量的耐热不锈钢纤维具有强度高、韧性好、热震稳 定性好，抗剥落和耐磨性强的特点。使用于水泥回转窑窑口、冷却 机、喷煤管、分解炉、预热器等部位。
高强度高铝质刚玉质耐火浇注料
以刚玉、矾土、α- Al2O3 和SiO2 微粉为主要原料，用CA-80或CA71水泥作结合剂并加入减水剂等添加剂，具有良好的高温性能，用于 水泥回转窑窑头等部位。
LGJ-15 1500 ≥ 2.60 75 20 8 8
LGJ-16 1600 ≥ 2.65 78 15 10 10
LGJ-17 1650 ≥ 3.00 90 6 13 13 15
LGJ-18 1750 ≥ 3.00 93 1 8 8 8 80 80 ± 0.5
LGJ-18S 1700 ≥ 3.00 92 4 13 13 15 100 100 ± 0.5
标 典型值 78.9 17 1450 100 2.81
0.2MPa荷重软化开始温度, ℃ 常温耐压强度 ,MPa 体积密度,g/cm3
磷酸结合高铝砖和磷酸盐结合耐磨砖
磷酸盐结合高铝砖和磷酸盐结合高铝耐磨砖是用致密矾土 熟料为骨料，分别以磷酸和磷酸铝为结合剂，经高压成型、中 温热处理而制得。制品的热震稳定性、耐磨性和抗化学侵蚀性 优良，但高温性能较差。用于回转窑的预热带、分解带及窑门 罩、冷却机内衬等。
安全带
喷煤管
镁铬砖 尖晶石砖 镁铁尖晶石 镁锆砖 砖 镁铝铬 镁锆砖 硅莫砖 镁钙砖等 抗 剥 落 高 铝 砖等
刚 玉 、 刚 玉 - 抗剥落高铝 刚玉 - 莫来 莫来石、高铝 砖 石浇注料、 质耐火浇注料 钢纤维增 硅莫砖 磷酸盐砖 磷酸盐砖等 强 浇 注 料 、 低水泥高 钢纤维增强磷 铝浇注料 酸盐砖等 等
类型 高铝质 刚玉质
牌号 最高使用温度℃ 烘干体积密度 (g/cm3) Al2O3(%) ≥ 化学成份 SiO2(%) ≤ 110 ℃× 24h ≥ 冷态抗折强度 (MPa) 冷态耐压强度 (MPa) 烧后线变化率 (%) 1100 ℃× 3h ≥ 1500 ℃× 3h ≥ 110 ℃× 24h ≥ 1100 ℃× 3h ≥ 110 ℃× 24h ≤
CO2排放量惊人 环境影响较大
3、 大型水泥回转窑对耐火材料的要求 新型干法水泥回转窑示意图
窑外预分解系统 冷却系统
三次风管
悬浮预热器 回转窑系统
大型水泥回转窑与传统水泥窑相比具有以下特点 ①碱及硫、氯等挥发性组分侵蚀严重 ②烧结温度提高，破坏加剧
烧结温度达到了1400℃～1500℃，二次风温度达1200℃，
水泥
硅酸盐水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 矿渣水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥
水泥种类
中国水泥工业现状
产量20.6亿吨
计算机应用水平低 高技术含量较偏少
占世界总产量60%
熟料耗煤100kg/t
新增3亿吨产能 发展速度世界第一
2011
水泥耗电100KVA/t 单位能耗较高
新增4000t/d干法生产线87条 生产设备发展快
以刚玉和特级矾土为主要原料，加入适量耐热不锈钢 纤维(约1.5%)，经高压成型、中温热处理而制成。具有较 好的韧性和抗机械冲击性能，体积稳定，热震稳定性好。 用于水泥窑前、后窑口、冷却机、窑内衬等部位。
项 Al2O3 , % 显气孔率, %
目
指 标 准 ≥60 ≤19 ≥1400 ≥60 ≥2.75
80 80 ± 0.5
100 100 ± 0.5
100 100 ± 0.5
辅助耐火材料
隔热材料
轻、薄、隔热 （热 （冷 冷） 热）
耐火泥浆