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水泥窑固体废弃物处理对耐火材料的影响及处理

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水泥窑固体废弃物处理对耐火材料的影响及处理

发布日期:2019-04-26 00:00 来源:http://www.csbaotong.com 点击:

水泥窑固体废弃物处理对耐火材料的影响

固体废弃物类型繁多,成分也含有各种不同的元素成分以及化合物。在水泥窑熟料煅烧过程中,废弃物在低温位置,几乎对耐火材料没有影响或影响较小,有些熔融固废会在窑内形成窑皮,附着在砖上,这种对耐火材料的影响也很小,相反对耐火材料有一定的保护作用。

水泥窑固体废弃物处理对耐火材料的影响及处理

直接影响耐火材料内衬的固废处理是在初烧阶段,预热器和回转窑之间的内循环过程中碱(钾,钠),卤族(氯,氟)和硫化合物等元素等,这些元素以及化合物随着供给热风和物料转动,并与耐火材料发生热化学反应,产生新的化合物,导致耐火材料体积的膨胀,引起耐火材料的剥离和开裂等。有些新产生的化合物会使耐火结构变得松散,使耐火材料失去其原有的特性,如强度,导热系数和弹性系数等物理性能发生一系列变化,从而导致耐火材料的使用寿命变低。其中,碱(钾,钠),卤素(氯,氟)和硫化合物对耐火材料的寿命影响最大。

1.过量碱含量的侵蚀(ASR> 1)

(1)碱对铝质耐火材料的侵蚀:当碱与铝含量<30%的粘土质耐火材料作用时,如粘土砖,产生KAS6,KAS4和钾,钠,Al2O3,SiO2碱铝硅化合物,呈现玻璃熔融体,然而一些晶体如石英,C2S在玻璃熔融体中熔化,形成密封层,防止碱的进一步侵蚀,在一定程度上对耐火材料产生保护作用。

碱硫比例不同,主要有害元素也不同,耐火材料侵蚀的机理也不同,当碱与含量> 30%的粘土质耐火材料作用时,产生KAS4,KAS2和钾,钠,Al2O3和SiO2碱铝硅酸盐矿物,体积膨胀超过20%以上,另外α-Al2O3与碱作用,会生成βAl2O3,同样引起体积膨胀损坏耐火材料。

另外,窑内温度也是决定侵蚀机理的一项关键指标,当超过950℃,莫来石受碱侵蚀,产生高岭石,体积增加约15%,防火材料因体积膨胀,剥落而损坏,影响使用寿命。

在1200℃时,碱与铝含量> 80%的高铝质耐火材料作用时,如高铝砖,产生少量的KAS4,KAS2,体积增加约20%~20%,造成耐火衬里的损坏。

(2)碱对镁质耐火材料的侵蚀:一般来说,镁尖晶石比铬更耐碱腐蚀,但在高含量碱作用下,镁尖晶石也与碱发生反应生成碱铝化合物和氧化镁,使耐火材料结构发生变化,导致耐火材料易剥落,缩短耐火砖的使用寿命。另外由合成烧结氧化镁制成的高等级尖晶石镁质砖,在还原气氛下易也会被化学侵蚀破坏。

在煅烧工业固废处理的过程中,由于燃料和颗粒尺寸不一致的影响,在氧化还原气氛下,会发生氧化还原反应,这使得耐火材料衬里的成分频繁变化,其体积经常膨胀和收缩,最终导致耐火材料损毁甚至剥落。

2。过量硫含量的侵蚀(ASR <1)

在氧化气氛下,窑内气体中的SOx与C2S中的Ca0反应生成无水石膏CaS04(体积增加27.5%)。游离S03和菱镁铬砖在C2S粘结剂和砖Mg0等化学反应成分,产生熔融化合物,主要是C2S,C3SMgS2,CMS,这些低熔点化合物会渗透在耐火砖衬中,侵蚀耐火砖,改变了其原有的致密结构,降低其使用寿命。

镁铁尖晶石砖在氧化钙的作用下,Mg +被取代,形成Ca2Fe2O5。在这个过程中,由于新相的建立,原始陶瓷结构发生改变,并且材料的强度大大降低。

3.碱硫平衡时的侵蚀条件(ASR = 1)

当碱硫处于平衡状态时,产生的一些化合物在高温下挥发,通过烟囱排出大气,窑气通过烟囱排出,另一部分被熟料吸收,其余部分扩散在耐火砖的孔隙中,对耐火砖的结构致密性造成损坏。所有碱金属硫酸盐都不与耐火砖内部的成分发生化学反应,而仅对耐火砖物理性质产生变化。侵蚀相对较弱,对耐火材料的寿命周期的影响很小。

4。碱,氯和硫对金属锚固件的腐蚀

工业固体废弃物大量用作燃料,硫氯碱浓度的增加,作用于金属锚固件上,尤其是烟气通过预留膨胀缝的,耐火材料内衬裂缝,与锚固件发生反应,导致其表面层层剥离,甚至引起耐火材料整体脱落,严重影响耐火材料的使用寿命。

在水泥工业中广泛用作原料燃料时,固体废弃物产生的烟雾中存在大量有害元素。这些元素化合物在中温和高温下腐蚀金属锚固部分。因此,烟雾和金属锚固部件的隔离是解决耐火工人和设计者的锚固部件腐蚀的方法。

 

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