均質(zhì)料對垃圾焚燒爐用耐磨澆注料性能的影響

劉淑煥　占華生　鄭華

摘 要：為了研究均質(zhì)料對垃圾焚燒爐用耐磨澆注料性能的影響，本文以高鋁礬土、均質(zhì)料為主要原料；以二氧化硅微粉、鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉等為輔助原料；外加定量的水和分散劑配制成高強(qiáng)耐磨澆注料，并利用回轉(zhuǎn)抗灰渣實(shí)驗(yàn)研究了添加均質(zhì)料的澆注料抗飛灰（堿度為1.0）的侵蝕性能。結(jié)果表明：均質(zhì)料引入，明顯降低耐磨澆注料的顯氣孔率，提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度，改善其耐磨性，以及改善了耐磨澆注料抗灰渣滲透侵蝕性能。

關(guān)鍵詞：耐磨澆注料；均質(zhì)料；飛灰；回轉(zhuǎn)抗渣

1 前言

垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1400℃，但復(fù)雜的工作環(huán)境（如：氣體的侵蝕、垃圾在高溫移動過程中對爐體內(nèi)部的磨損和沖擊），要求其具有優(yōu)質(zhì)的耐火材料內(nèi)襯。因此，通常要求耐火材料具有如下特點(diǎn)：（1） 高強(qiáng)度和良好的耐磨性。以抵抗固體物料的磨損和熱氣流的沖刷；（2） 良好的體積穩(wěn)定性和耐酸性。以抵抗?fàn)t內(nèi)酸性物質(zhì)的侵蝕；（3） 良好的熱震穩(wěn)定性。以抵抗?fàn)t溫的變化對材料的破壞；（4） 良好的抗CO侵蝕能力。以避免因CO侵蝕而引起爐襯崩裂。而且，隨著焚燒爐大型化的發(fā)展趨勢，對焚燒爐用耐火材料技術(shù)要求也越來越嚴(yán)格[1]。

一般焚燒爐用高鋁質(zhì)耐磨澆注料主要原料大多采用傳統(tǒng)的高鋁礬土熟料，而高鋁礬土隨著產(chǎn)地的差異，其原料組成不同，尤其是雜質(zhì)種類和含量差異較大。而且，受傳統(tǒng)的燒成工藝和人工揀選工藝的影響，高鋁礬土熟料具有質(zhì)量不夠穩(wěn)定、加工不夠精細(xì)、均勻性差等特點(diǎn)，這嚴(yán)重影響了耐磨耐火澆注料性能指標(biāo)的穩(wěn)定性和均勻性。甚至?xí)霈F(xiàn)高溫爐襯局部磨損、滲透及侵蝕過快等問題，嚴(yán)重降低了耐磨材料的使用壽命和高溫窯爐的利用效率。

均質(zhì)類材料是通過均化工藝和適當(dāng)高溫煅燒從而達(dá)到結(jié)構(gòu)、性能和質(zhì)量的穩(wěn)定、均勻，避免雜質(zhì)集中的現(xiàn)象。我國在“八·五”攻關(guān)中，根據(jù)礬土的鋁含量和雜質(zhì)的特點(diǎn)，進(jìn)行了高鋁礬土均化料的研究開發(fā)工作，逐漸開發(fā)了Al2O3含量為70%～90%、體積密度為2.9～3.5 g·cm-3的均質(zhì)料。人工合成均質(zhì)料，具有低氣孔率、低吸水率、體積密度高，以及高均勻性等特點(diǎn)[2]。因此，本文分析了均質(zhì)料在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中的應(yīng)用情況，為焚燒爐用均質(zhì)料質(zhì)耐磨澆注料的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試樣制備

本文所采用的主要原料為高鋁礬土和均質(zhì)料；輔助原料包括鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉和二氧化硅微粉等；外加高效分散劑，詳情如表1所示。實(shí)驗(yàn)配方如表2所示。

按照表2進(jìn)行稱量、配料、預(yù)混，并在小型混練機(jī)中加水強(qiáng)制攪拌（外加定量分散劑）后，再成型。試樣室溫養(yǎng)護(hù)24h后脫模，并在110℃干燥24h后備用。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

對試樣在110℃干燥24h，并在1100℃保溫3h后對試樣進(jìn)行顯氣孔率、抗折耐壓強(qiáng)度以及耐磨性等檢測?？够以治g試驗(yàn)采用回轉(zhuǎn)抗渣裝置[3]。回轉(zhuǎn)抗渣試驗(yàn)以混合煤氣（煤氣和氧氣混合氣體）為熱源對材料進(jìn)行加熱升溫，到達(dá)預(yù)定溫度1400 ℃時(shí)，開始投入堿度（C/S）為1.0的焚燒爐飛灰，每次投入的焚燒爐飛灰為1kg，加入總量為6kg，試驗(yàn)侵蝕時(shí)間為6 h。試驗(yàn)結(jié)束后，將被侵蝕試樣從中間切開，然后測量并計(jì)算出試樣平均侵蝕量和最大侵蝕量。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 物理性能分析

1#和2#試樣在110℃和1100℃溫度下的顯氣孔率和試樣強(qiáng)度的關(guān)系如圖1、圖2、圖3和圖4所示。耐磨區(qū)形貌對比如表5所示。

從圖1～圖3可以看出，均質(zhì)料的顯氣孔率比燒結(jié)高鋁礬土低，抗折強(qiáng)度高，耐壓強(qiáng)度高。圖4、圖5表明， 燒結(jié)高鋁礬土試樣耐磨區(qū)域磨損嚴(yán)重，表面不平整；均質(zhì)料試樣磨損較少，表面光滑。這主要是由于均質(zhì)料均一性好、致密性高等性能，使得含均質(zhì)料試樣，顯氣孔率明顯降低，致命性增強(qiáng)，這有利于提高試樣的強(qiáng)度。說明均質(zhì)料的引入，耐磨性能顯著得到改善。

3.2 侵蝕結(jié)果分析

圖6為抗灰渣侵蝕后試樣的縱切面照片，圖7為侵蝕后各試樣的侵蝕量。

由圖6、圖7可以看出，用均質(zhì)料替代傳統(tǒng)燒結(jié)高鋁礬土原料后，由于原料均一性，以及致命性均得到了提高，所以試樣的侵蝕量明顯降低。

4 結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中，引入均質(zhì)料不僅降低了材料的顯氣孔率，提高了材料的強(qiáng)度和耐磨性等性能，而且提高了耐磨澆注料抗飛灰侵蝕和滲透的性能，延長了焚燒爐關(guān)鍵部位耐磨澆注料的使用壽命，保證焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行。截至到目前，利用均質(zhì)料開發(fā)的耐磨澆注料，已在山東乳山、上?？岛沩?xiàng)目、首鋼能源、哈爾濱雙琦等項(xiàng)目上使用，使用效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 王雷，張運(yùn)翹. 垃圾焚燒爐及耐火耐磨材料探討[J]. 發(fā)電設(shè)備，2007，4.

[2] 鐘香崇.產(chǎn)學(xué)研結(jié)合發(fā)展有中國特色的優(yōu)質(zhì)耐火材料[J].耐火材料，2009，1.

[3] 占華生，陳俊紅，薛文東，等. 添加Si粉和Si3N4粉對Al2O3-SiC材料抗侵蝕性影響[J].耐火材料，2008，42.

摘 要：為了研究均質(zhì)料對垃圾焚燒爐用耐磨澆注料性能的影響，本文以高鋁礬土、均質(zhì)料為主要原料；以二氧化硅微粉、鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉等為輔助原料；外加定量的水和分散劑配制成高強(qiáng)耐磨澆注料，并利用回轉(zhuǎn)抗灰渣實(shí)驗(yàn)研究了添加均質(zhì)料的澆注料抗飛灰（堿度為1.0）的侵蝕性能。結(jié)果表明：均質(zhì)料引入，明顯降低耐磨澆注料的顯氣孔率，提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度，改善其耐磨性，以及改善了耐磨澆注料抗灰渣滲透侵蝕性能。

關(guān)鍵詞：耐磨澆注料；均質(zhì)料；飛灰；回轉(zhuǎn)抗渣

1 前言

垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1400℃，但復(fù)雜的工作環(huán)境（如：氣體的侵蝕、垃圾在高溫移動過程中對爐體內(nèi)部的磨損和沖擊），要求其具有優(yōu)質(zhì)的耐火材料內(nèi)襯。因此，通常要求耐火材料具有如下特點(diǎn)：（1） 高強(qiáng)度和良好的耐磨性。以抵抗固體物料的磨損和熱氣流的沖刷；（2） 良好的體積穩(wěn)定性和耐酸性。以抵抗?fàn)t內(nèi)酸性物質(zhì)的侵蝕；（3） 良好的熱震穩(wěn)定性。以抵抗?fàn)t溫的變化對材料的破壞；（4） 良好的抗CO侵蝕能力。以避免因CO侵蝕而引起爐襯崩裂。而且，隨著焚燒爐大型化的發(fā)展趨勢，對焚燒爐用耐火材料技術(shù)要求也越來越嚴(yán)格[1]。

一般焚燒爐用高鋁質(zhì)耐磨澆注料主要原料大多采用傳統(tǒng)的高鋁礬土熟料，而高鋁礬土隨著產(chǎn)地的差異，其原料組成不同，尤其是雜質(zhì)種類和含量差異較大。而且，受傳統(tǒng)的燒成工藝和人工揀選工藝的影響，高鋁礬土熟料具有質(zhì)量不夠穩(wěn)定、加工不夠精細(xì)、均勻性差等特點(diǎn)，這嚴(yán)重影響了耐磨耐火澆注料性能指標(biāo)的穩(wěn)定性和均勻性。甚至?xí)霈F(xiàn)高溫爐襯局部磨損、滲透及侵蝕過快等問題，嚴(yán)重降低了耐磨材料的使用壽命和高溫窯爐的利用效率。

均質(zhì)類材料是通過均化工藝和適當(dāng)高溫煅燒從而達(dá)到結(jié)構(gòu)、性能和質(zhì)量的穩(wěn)定、均勻，避免雜質(zhì)集中的現(xiàn)象。我國在“八·五”攻關(guān)中，根據(jù)礬土的鋁含量和雜質(zhì)的特點(diǎn)，進(jìn)行了高鋁礬土均化料的研究開發(fā)工作，逐漸開發(fā)了Al2O3含量為70%～90%、體積密度為2.9～3.5 g·cm-3的均質(zhì)料。人工合成均質(zhì)料，具有低氣孔率、低吸水率、體積密度高，以及高均勻性等特點(diǎn)[2]。因此，本文分析了均質(zhì)料在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中的應(yīng)用情況，為焚燒爐用均質(zhì)料質(zhì)耐磨澆注料的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試樣制備

本文所采用的主要原料為高鋁礬土和均質(zhì)料；輔助原料包括鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉和二氧化硅微粉等；外加高效分散劑，詳情如表1所示。實(shí)驗(yàn)配方如表2所示。

按照表2進(jìn)行稱量、配料、預(yù)混，并在小型混練機(jī)中加水強(qiáng)制攪拌（外加定量分散劑）后，再成型。試樣室溫養(yǎng)護(hù)24h后脫模，并在110℃干燥24h后備用。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

對試樣在110℃干燥24h，并在1100℃保溫3h后對試樣進(jìn)行顯氣孔率、抗折耐壓強(qiáng)度以及耐磨性等檢測。抗灰渣侵蝕試驗(yàn)采用回轉(zhuǎn)抗渣裝置[3]?；剞D(zhuǎn)抗渣試驗(yàn)以混合煤氣（煤氣和氧氣混合氣體）為熱源對材料進(jìn)行加熱升溫，到達(dá)預(yù)定溫度1400 ℃時(shí)，開始投入堿度（C/S）為1.0的焚燒爐飛灰，每次投入的焚燒爐飛灰為1kg，加入總量為6kg，試驗(yàn)侵蝕時(shí)間為6 h。試驗(yàn)結(jié)束后，將被侵蝕試樣從中間切開，然后測量并計(jì)算出試樣平均侵蝕量和最大侵蝕量。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 物理性能分析

1#和2#試樣在110℃和1100℃溫度下的顯氣孔率和試樣強(qiáng)度的關(guān)系如圖1、圖2、圖3和圖4所示。耐磨區(qū)形貌對比如表5所示。

從圖1～圖3可以看出，均質(zhì)料的顯氣孔率比燒結(jié)高鋁礬土低，抗折強(qiáng)度高，耐壓強(qiáng)度高。圖4、圖5表明， 燒結(jié)高鋁礬土試樣耐磨區(qū)域磨損嚴(yán)重，表面不平整；均質(zhì)料試樣磨損較少，表面光滑。這主要是由于均質(zhì)料均一性好、致密性高等性能，使得含均質(zhì)料試樣，顯氣孔率明顯降低，致命性增強(qiáng)，這有利于提高試樣的強(qiáng)度。說明均質(zhì)料的引入，耐磨性能顯著得到改善。

3.2 侵蝕結(jié)果分析

圖6為抗灰渣侵蝕后試樣的縱切面照片，圖7為侵蝕后各試樣的侵蝕量。

由圖6、圖7可以看出，用均質(zhì)料替代傳統(tǒng)燒結(jié)高鋁礬土原料后，由于原料均一性，以及致命性均得到了提高，所以試樣的侵蝕量明顯降低。

4 結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中，引入均質(zhì)料不僅降低了材料的顯氣孔率，提高了材料的強(qiáng)度和耐磨性等性能，而且提高了耐磨澆注料抗飛灰侵蝕和滲透的性能，延長了焚燒爐關(guān)鍵部位耐磨澆注料的使用壽命，保證焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行。截至到目前，利用均質(zhì)料開發(fā)的耐磨澆注料，已在山東乳山、上?？岛沩?xiàng)目、首鋼能源、哈爾濱雙琦等項(xiàng)目上使用，使用效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 王雷，張運(yùn)翹. 垃圾焚燒爐及耐火耐磨材料探討[J]. 發(fā)電設(shè)備，2007，4.

[2] 鐘香崇.產(chǎn)學(xué)研結(jié)合發(fā)展有中國特色的優(yōu)質(zhì)耐火材料[J].耐火材料，2009，1.

[3] 占華生，陳俊紅，薛文東，等. 添加Si粉和Si3N4粉對Al2O3-SiC材料抗侵蝕性影響[J].耐火材料，2008，42.

摘 要：為了研究均質(zhì)料對垃圾焚燒爐用耐磨澆注料性能的影響，本文以高鋁礬土、均質(zhì)料為主要原料；以二氧化硅微粉、鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉等為輔助原料；外加定量的水和分散劑配制成高強(qiáng)耐磨澆注料，并利用回轉(zhuǎn)抗灰渣實(shí)驗(yàn)研究了添加均質(zhì)料的澆注料抗飛灰（堿度為1.0）的侵蝕性能。結(jié)果表明：均質(zhì)料引入，明顯降低耐磨澆注料的顯氣孔率，提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度，改善其耐磨性，以及改善了耐磨澆注料抗灰渣滲透侵蝕性能。

關(guān)鍵詞：耐磨澆注料；均質(zhì)料；飛灰；回轉(zhuǎn)抗渣

1 前言

垃圾焚燒爐的工作溫度一般不超過1400℃，但復(fù)雜的工作環(huán)境（如：氣體的侵蝕、垃圾在高溫移動過程中對爐體內(nèi)部的磨損和沖擊），要求其具有優(yōu)質(zhì)的耐火材料內(nèi)襯。因此，通常要求耐火材料具有如下特點(diǎn)：（1） 高強(qiáng)度和良好的耐磨性。以抵抗固體物料的磨損和熱氣流的沖刷；（2） 良好的體積穩(wěn)定性和耐酸性。以抵抗?fàn)t內(nèi)酸性物質(zhì)的侵蝕；（3） 良好的熱震穩(wěn)定性。以抵抗?fàn)t溫的變化對材料的破壞；（4） 良好的抗CO侵蝕能力。以避免因CO侵蝕而引起爐襯崩裂。而且，隨著焚燒爐大型化的發(fā)展趨勢，對焚燒爐用耐火材料技術(shù)要求也越來越嚴(yán)格[1]。

一般焚燒爐用高鋁質(zhì)耐磨澆注料主要原料大多采用傳統(tǒng)的高鋁礬土熟料，而高鋁礬土隨著產(chǎn)地的差異，其原料組成不同，尤其是雜質(zhì)種類和含量差異較大。而且，受傳統(tǒng)的燒成工藝和人工揀選工藝的影響，高鋁礬土熟料具有質(zhì)量不夠穩(wěn)定、加工不夠精細(xì)、均勻性差等特點(diǎn)，這嚴(yán)重影響了耐磨耐火澆注料性能指標(biāo)的穩(wěn)定性和均勻性。甚至?xí)霈F(xiàn)高溫爐襯局部磨損、滲透及侵蝕過快等問題，嚴(yán)重降低了耐磨材料的使用壽命和高溫窯爐的利用效率。

均質(zhì)類材料是通過均化工藝和適當(dāng)高溫煅燒從而達(dá)到結(jié)構(gòu)、性能和質(zhì)量的穩(wěn)定、均勻，避免雜質(zhì)集中的現(xiàn)象。我國在“八·五”攻關(guān)中，根據(jù)礬土的鋁含量和雜質(zhì)的特點(diǎn)，進(jìn)行了高鋁礬土均化料的研究開發(fā)工作，逐漸開發(fā)了Al2O3含量為70%～90%、體積密度為2.9～3.5 g·cm-3的均質(zhì)料。人工合成均質(zhì)料，具有低氣孔率、低吸水率、體積密度高，以及高均勻性等特點(diǎn)[2]。因此，本文分析了均質(zhì)料在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中的應(yīng)用情況，為焚燒爐用均質(zhì)料質(zhì)耐磨澆注料的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試樣制備

本文所采用的主要原料為高鋁礬土和均質(zhì)料；輔助原料包括鋁酸鈣水泥、α-Al2O3微粉和二氧化硅微粉等；外加高效分散劑，詳情如表1所示。實(shí)驗(yàn)配方如表2所示。

按照表2進(jìn)行稱量、配料、預(yù)混，并在小型混練機(jī)中加水強(qiáng)制攪拌（外加定量分散劑）后，再成型。試樣室溫養(yǎng)護(hù)24h后脫模，并在110℃干燥24h后備用。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

對試樣在110℃干燥24h，并在1100℃保溫3h后對試樣進(jìn)行顯氣孔率、抗折耐壓強(qiáng)度以及耐磨性等檢測?？够以治g試驗(yàn)采用回轉(zhuǎn)抗渣裝置[3]?；剞D(zhuǎn)抗渣試驗(yàn)以混合煤氣（煤氣和氧氣混合氣體）為熱源對材料進(jìn)行加熱升溫，到達(dá)預(yù)定溫度1400 ℃時(shí)，開始投入堿度（C/S）為1.0的焚燒爐飛灰，每次投入的焚燒爐飛灰為1kg，加入總量為6kg，試驗(yàn)侵蝕時(shí)間為6 h。試驗(yàn)結(jié)束后，將被侵蝕試樣從中間切開，然后測量并計(jì)算出試樣平均侵蝕量和最大侵蝕量。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 物理性能分析

1#和2#試樣在110℃和1100℃溫度下的顯氣孔率和試樣強(qiáng)度的關(guān)系如圖1、圖2、圖3和圖4所示。耐磨區(qū)形貌對比如表5所示。

從圖1～圖3可以看出，均質(zhì)料的顯氣孔率比燒結(jié)高鋁礬土低，抗折強(qiáng)度高，耐壓強(qiáng)度高。圖4、圖5表明， 燒結(jié)高鋁礬土試樣耐磨區(qū)域磨損嚴(yán)重，表面不平整；均質(zhì)料試樣磨損較少，表面光滑。這主要是由于均質(zhì)料均一性好、致密性高等性能，使得含均質(zhì)料試樣，顯氣孔率明顯降低，致命性增強(qiáng)，這有利于提高試樣的強(qiáng)度。說明均質(zhì)料的引入，耐磨性能顯著得到改善。

3.2 侵蝕結(jié)果分析

圖6為抗灰渣侵蝕后試樣的縱切面照片，圖7為侵蝕后各試樣的侵蝕量。

由圖6、圖7可以看出，用均質(zhì)料替代傳統(tǒng)燒結(jié)高鋁礬土原料后，由于原料均一性，以及致命性均得到了提高，所以試樣的侵蝕量明顯降低。

4 結(jié)語

本實(shí)驗(yàn)在垃圾焚燒爐用耐磨澆注料中，引入均質(zhì)料不僅降低了材料的顯氣孔率，提高了材料的強(qiáng)度和耐磨性等性能，而且提高了耐磨澆注料抗飛灰侵蝕和滲透的性能，延長了焚燒爐關(guān)鍵部位耐磨澆注料的使用壽命，保證焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行。截至到目前，利用均質(zhì)料開發(fā)的耐磨澆注料，已在山東乳山、上海康恒項(xiàng)目、首鋼能源、哈爾濱雙琦等項(xiàng)目上使用，使用效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 王雷，張運(yùn)翹. 垃圾焚燒爐及耐火耐磨材料探討[J]. 發(fā)電設(shè)備，2007，4.

[2] 鐘香崇.產(chǎn)學(xué)研結(jié)合發(fā)展有中國特色的優(yōu)質(zhì)耐火材料[J].耐火材料，2009，1.

[3] 占華生，陳俊紅，薛文東，等. 添加Si粉和Si3N4粉對Al2O3-SiC材料抗侵蝕性影響[J].耐火材料，2008，42.