“真金”牌特种直接结合镁铬砖和高档尖晶石砖的研发和应用

       水泥窑烧成带、过渡带的窑衬材料要求耐高温、耐热变化、耐化学侵蚀及耐机械破坏等因素，要求比较苛刻，而且是几种因素复合、交叉破坏衬砖。

       窑料和窑皮中的Si0₂、硅酸盐随熔体诊入，充填衬砖表层孔隙，使衬砖表层显气孔率降低到 7-9%，体积密度增大到3200kg/m³以上，造成衬砖表层致密化，一般致密层厚度为20mm 左右，增大衬砖表面层的膨胀率，降低衬砖表面层的热稳定性，造成衬砖开裂而损坏。

       综合破坏因素，造成直接结合镁铬砖和尖晶石砖在热面层20-30mm 处产生裂纹随窑皮一起掉下。这就是我们在窑中常见的砖的分层剥落。

       由于水泥窑大型化，对耐火材料的要求更高，更苛刻，这也促进了水泥行业用耐火材料的发展。窑径增大，窑衬寿命降低，窑径与寿命的关系如下式所示，h=K 1/D²。

       h：寿命  D：窑径  K系数（系数K与操作条件、砌筑、衬砖质量、使用情况等有关）。

       所以窑径越大，衬砖寿命越短。

       针对上述所叙述的大型水泥窑烧成带、过渡带用衬砖的破坏因素，经多年来的研制和应用，郑州真金公司已研制成功适用于大型水泥窑烧成带、过渡带用的特种尖晶石砖，已在大型水泥窑上应用取得良好的效果，并已推广应用。

高档尖晶石砖

       高档尖晶石的原料采用高纯烧结镁砂和氧化铝含盘大于65%的高温烧结尖晶石砂，尖晶石砂的理论组成是 A1₂0₃ 71.68%，Mg0 28.32%，这里强调必须采用高铝含量的尖晶石砂和商纯镁砂，按一定配比成型经1750℃以上高温煅烧，才能生产出高档尖晶石砖。

       在制砖过程中，尖晶石砂的摻量一定要适当，加少了起不到尖晶石砖砂的作用，加多了反而对砖的性能不利，因尖晶石中的A1₂0₃与水泥熱料中Ga0会反应，生成C12A7低熔点矿物。

高档尖晶石砖的特性：

1、抗热震稳定性好

       高档尖晶石砖的重要矿物组成是方镁石（MgO）和镁铝尖晶石（MgAL₂0₄），它们的膨胀系数不同，砖在高温烧成时出现固相反应，同时也会造成一部分尖晶石颗粒与方镁石基质之间产生有效分离，尖晶石颗粒被气孔所包裹，当砖在使用过程中受到应力和温度变化时，这些微气孔可吸收能量和阻止砖的损坏。

2、体积稳定性强

       水泥窑以煤为燃料时，窑中经常会在局部地区出现不完全燃烧，存在过量的一氧化碳，由于氧含量的变化，直接结合镁铬砖中的铁的组分就会发生氧化还原反应，如镁铁尖晶石砖变化 （Mg•Fe₂0₃→3Fe0.67），当三价铁还原成二价铁时，即产生20%体积收缩，反之体积增大。反复循环，会损坏直接结合镁铬砖的结构，而高档尖晶石砖不存在铁，所出没有这种体积变化效应。

3、耐高温

       高档尖晶石砖中 SiO₂含量低，所以熔点低的硅酸盐矿物很少，均是由熔点高的矿物组成，如方镁铝（熔点2850℃）镁铝尖晶石（熔点2135℃），为此它具有耐高温的性能。

4、抗侵蚀能力强

       高档尖晶石砖组成主要是方镁石和镁铝尖晶石，硅酸盐相极少，所以抗碱侵蚀能力强。

5、无铬公害

       高档尖晶石砖中无铬成分，它是一种环保产品。

       高档尖晶石砖的理化性能很多方面比直接结合镁铬砖优越，如抗压强度高，大于 5OMPa，荷重软化温度高T0.6≥1650°C，热震稳定性好，大于12次，根据它的理化性能，适用于大型水泥回转窑过渡带。但高档尖晶石砖的导热系数比直接结合镁铬砖还要大些，800℃的导热系数 3.0w/mk，因此，高档尖晶石砖在水泥窑过渡带浮窑皮或无窑皮处使用较长时间后，残砖厚度到 100-120mm 时，最好不要采用较长火焰煅烧，如过渡带温度过高，由于砖的导热系数大，有可能产生筒体过热现象。

6、应用

      高档尖晶石砖在山东山铝水泥厂 3000T/D 窑上使用，周期达1年以上，在内蒙古乌兰水泥有限公司的2500T/D，5000T/D 窑上使用，周期达1年以上，在江苏鹤林 2500 T/D 窑上达18个月，在华新水泥阳新有限公司的6000T/D窑上使用，周期达456天。华新集团有14条5000T/D以上大窑都使用出明显效果。在江苏鹤林6000T/D、江西万年青5000T/D 等大窑上同样使用出一年以上的效果。高档尖晶石砖解决了以往过渡带砖寿命短，不能与烧成带砖相匹配的难题。