干熄焦?fàn)t斜道用耐火磚
干熄焦(簡稱CDQ)是相對濕熄焦而言的，是指采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的一種熄焦方法。干熄焦是一項(xiàng)先進(jìn)的環(huán)保和能源再利用工藝技術(shù)，紅焦顯熱的回收對提高焦炭質(zhì)量、減少環(huán)境污染、節(jié)能降耗具有重要作用和意義，是國家發(fā)展和改革委員會制定的十大節(jié)能工程之一。
干熄焦?fàn)t砌體屬于豎爐結(jié)構(gòu)，爐體自上而下分為預(yù)存室、斜道區(qū)和冷卻室。干熄熄焦過程所需的溫度高并且溫度變化大，其中耐火材料所處的操作環(huán)境和形狀結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，特別是斜道區(qū)域用耐火材料所處的條件尤為苛刻。其耐火材料選擇達(dá)不到設(shè)計和使用年限，損毀嚴(yán)重，迫使干熄爐停產(chǎn)檢修而造成業(yè)主困擾和經(jīng)濟(jì)損失是一大制約因素。國內(nèi)眾多干熄爐均在投產(chǎn)一兩年的時間內(nèi)產(chǎn)生裂紋、斷裂、損毀而被迫停產(chǎn)檢修。
在系統(tǒng)分析干熄爐耐火材料損壞機(jī)理的基礎(chǔ)上，采用電熔莫來石、紅柱石、高純碳化硅等高純原料體系，通過復(fù)相改性、強(qiáng)化基質(zhì)、改善制品的微觀結(jié)構(gòu)等措施制備出高致密、高耐磨性、高荷重軟化溫度等優(yōu)良性能的莫來石碳化硅磚。高性價比莫來石碳化硅的研制成功可替代現(xiàn)有普通莫來石碳化硅磚、氮化硅結(jié)合碳化硅，延長干熄焦?fàn)t的使用壽命，并取得良好的使用效果。
斜道區(qū)耐火材料的損毀
工作環(huán)境苛刻。斜道區(qū)耐火材料在承受上部耐火砌體載荷的同時，還需要承受在焦炭自上而下、惰性氣體自下而上運(yùn)動過程中的撞擊、磨損，以及氣流及粉塵的沖刷。
溫度波動頻繁并且波動大。焦炭、循環(huán)砌體及耐火材料的溫度沿著斜道方向連續(xù)波動，特別是斜道區(qū)下部耐火磚溫度波動在300℃~700℃，耐火磚內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度梯度，致使耐火材料內(nèi)部應(yīng)力聚集，這樣容易造成耐火砌體破裂、剝落。
化學(xué)侵蝕嚴(yán)重。煉焦夾帶的有害介質(zhì)、冷卻產(chǎn)生的還原性氣體、煤灰粉塵、余熱回收工藝的變化等，也是導(dǎo)致耐火材料溶解、侵蝕、損毀的因素。
莫來石碳化硅磚的制備
高性能莫來石碳化硅磚是在系統(tǒng)分析干熄爐耐火材料損壞機(jī)理的基礎(chǔ)上，采用電熔莫來石、紅柱石、高純碳化硅等高純原料體系基礎(chǔ)上，通過引入金屬塑性相、超微細(xì)粉等形成塑性相和SiC復(fù)合結(jié)合新體系，然后經(jīng)高壓成型、高溫?zé)芍苽涠伞?/span>
為何是莫來石碳化硅磚?
莫來石碳化硅磚切面外觀照片如圖2所示。從照片上可以看出靠近表面形成一層致密層，磚體內(nèi)部靠近表面區(qū)域因金屬塑性相和SiC氧化而形成5~10mm左右的高致密層，內(nèi)部顆粒呈現(xiàn)緊密堆積，無明顯氧化現(xiàn)象。新型剛玉碳化硅復(fù)合磚的這種結(jié)構(gòu)使得材料內(nèi)部的金屬塑性相得以有效保存，形成塑性相結(jié)合，提高材料的韌性，有效緩解耐火磚在使用過程中受到的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。
新型剛玉碳化硅復(fù)合磚的微觀結(jié)構(gòu)可以看到材料顆粒堆積緊密，骨料與基質(zhì)緊密結(jié)合在一起，燒結(jié)非常致密。充填于顆粒間隙的金屬塑性相在材料燒結(jié)過程中起到助熔作用，并利用其界面張力的作用將顆粒料緊緊拉在一起，而且部分反應(yīng)形成復(fù)合相物添加于材料骨料之間，使材料的氣孔率下降、致密性提高，從而提高材料的強(qiáng)度。
從A區(qū)域的能譜分析可以看到主要組分為有Si、C和O元素，還有Al、N等元素。N的發(fā)現(xiàn)證實(shí)金屬塑性相在燒制過程中可能會原位生成氮化物、氧氮化物及其復(fù)合物，這些新相彌散在顆粒料之間，使得材料結(jié)構(gòu)致密度增加，降低了材料的氣孔率。
綜上所述，可以得出以下結(jié)論：
一是高性能莫來石碳化硅磚采用電熔莫來石、紅柱石、高純碳化硅等高純原料，并引入金屬硅、超微細(xì)粉等對其進(jìn)行復(fù)相改性、強(qiáng)化基質(zhì)、改善制品的微觀結(jié)構(gòu)等措施制備而成。
二是高性能莫來石碳化硅磚具有超低氣孔率、高致密、高耐磨性、高荷重軟化溫度、高熱震穩(wěn)定性等優(yōu)良性能。
三是莫來石碳化硅磚具有很高的性價比，可代替目前市場上普通莫來石碳化硅磚、氮化硅結(jié)合碳化硅應(yīng)用于干熄焦?fàn)t，并取得良好的使用效果。
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