水泥回转窑布置图

1、在水泥回转窑中广泛使用硅酸铝耐火材料，无论是定型耐火材料，还是浇注料。对回转窑内衬有影响的因素主要有以下三个方面：机械侵蚀；热侵蚀和化学侵蚀。其中在耐火材料使用的过程中化学侵蚀是比较典型的，主要表现是碱对耐火材料的作用。

在回转窑的烧成带和冷却带，在高于800℃的温度下，从窑内煅烧的材料中分解出碱性化合物，它随着气体被携带到低温带，在此处与其它的气相化合物发生反应，生成(K，Na)2SO4、(K，Na)Cl、(K，Na)2CO3和其它化合物。在没有硫参与的情况下，主要生成(K，Na)Cl，该种化合物对低温带耐火材料产生化学侵蚀。

水泥回转窑烧成带硅酸铝耐火材料与碱发生反应时生成新的化合物，同时伴随着耐火材料体积膨胀，进而导致耐火材料结构起层和开裂。出现这种情况，一方面可能是由于形成新相，另一方面是由于碱沿着耐火材料气孔渗透到其深处。鉴于这两种原因，将会导致耐火材料的线热膨胀系数和热导率发生变化，从而使抗热震性变得差一些。另外，温度的波动也会导致耐火材料发生剥落。

在Al2O3含量为30%~80%的耐火材料中发生反应时生成长石类矿物，同时耐火材料体积增大，达45%。在这种情况下就会导致耐火材料结构发生松散和剥落；在Al2O3含量大于80%的耐火材料中发生反应时生成β-刚玉和碱金属，与此同时耐火材料体积亦增大，达17%。

2、试验与研究水泥回转窑布置图

波洛维奇耐火材料公司传统上广泛生产硅酸铝耐火材料，并大量用在水泥回转窑中。在回转窑中使用硅酸铝耐火材料，对其抗碱性的测定很有意义。

抗碱性的测定选用两种方法：一种是波洛维奇耐火材料公司自己通常采用的方法；另一种是水泥回转窑设备生产公司推荐的改进方法。

公司自己采用的方法描述如下：在由焦粉和碳酸钾混合的填料中煅烧棒状试样，在高温下保持一段时间，将烧成的试样在水中加热至沸腾，然后去掉软皮和脱落的颗粒，并干燥至恒重。根据重量和体积的变化评估耐火材料的抗碱侵蚀性。此种方法可以作为评估耐火材料抗碱性的比较方法。

抗碱性试验的第二种方法是坩埚法。在制备好的试样上挖出一个凹坑(坩埚)，往坑内填入碳酸钾，其数量根据坑的大小确定，在凹坑的上面用盖密实地盖着。试验试样在高温下烧成，并进行保温。试样烧成后将盖取下，然后把试样切成两半，用肉眼观察。根据碱渗透到耐火材料的深度来评估抗碱性。如果试验显示渗透的深度小于3mm，并且没产生裂纹，则认为试验结果良好。

从半干法压制成型的硅酸铝耐火材料中选取一系列耐火材料，其Al2O3含量分别为30%、37%和75%(以下分别标记为30、37和75)。所选取的耐火材料的理化指标列于表1。

从不定形耐火材料中选取Al2O3含量为70%的浇注料(浇注料A)，其性能指标列于表2。

利用公司自己的测定方法对半干法成型制品的抗碱性进行了试验，图1~图3示出了试验结果。试验结果显示：标记为75的试样完全损坏；标记为30的试样重量损失4.4%，体积增大1.2%;而标记为37的试样重量损失2.3%，体积增大0.7%。

图4~图6示出了用坩埚法测定抗碱性的试验结果。由试验结果发现：标记为37的试样抗碱性最高；而标记为75的试样受碱侵蚀程度最大，并出现断裂现象。

上述试验结果表明：试样的抗碱性不仅与Al2O3含量有关，还与试样的气孔率有关。例如：标记为37的试样和标记为30的试样，二者Al2O3含量比较接近，气孔率分别为17.7%和23.3%，前者气孔率低一些，但试样的抗碱性却高于后者。

因此，对于选取的成型的硅酸铝耐火制品来说，通过试验比较，在水泥回转窑中使用时，还是采用抗碱性高的标记为37的制品。

利用公司自己的测定方法对浇注料的抗碱性进行了试验，图7示出了试验结果。试验结果显示：浇注料A试样遭到损坏。图8示出了用坩埚法测定抗碱性的试验结果。由试验结果发现：浇注料试样显示出受碱侵蚀程度较大，并出现断裂现象。

根据上述两种方法得出结论：所选用的浇注料抗碱性相当的不好。为了提高浇注料的抗碱性，研究了添加剂对浇注料性能的影响。

选用两种具有不同性能的添加剂(分别命名1和2)进行试验，所使用的浇注料分别称为A-1和A-2。使用这两种类型的浇注料制成了试样，按照上述两种方法进行了试验。

图9和图10示出了利用公司自己的方法进行的试验结果。牌号为A-1试样重量损失0.3%，体积缩小1.2%;而牌号为A-2试样这两项指标则分别为0.9%和2.3%。

图11和图12示出了用坩埚法试验的结果。试验结果显示：所有浇注料试样都没有因受到碱侵蚀而发生明显损坏。

上述试验结果表明：1和2两种添加剂对选用的浇注料试样的抗碱性起到良好的作用；与不加添加剂的浇注料试样比较，加入添加剂的浇注料试样在试验时(采用公司自己的方法)受碱侵蚀性程度小，也没有产生裂纹。

3、结论

本文通过试验研究了硅酸铝耐火材料和浇注料的抗碱性。试验证实：抗碱性与耐火材料中氧化铝含量有关；开口气孔率的大小对耐火材料和浇注料的抗碱性也有影响(开口气孔率的提高能降低抗碱性)。在试验的过程中选用有效的添加剂，能显著地抑制耐火材料中的氧化铝与碱的相互作用。

根据试验研究结果可以得出结论：在水泥回转窑受碱侵蚀严重的区域可以使用抗碱侵蚀性良好的硅酸铝耐火材料和浇注料。