水泥窑固废处理对耐火材料的影响及对策

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1、水泥窑固废处理对耐火材料的影响及对策陶贵华范泳摘要：工业固体废弃物大量用作原燃料是水泥工业发展的方向，如何应对固体废弃物的在水泥工业的循环利用对耐火材料带来的新问题，是摆在水泥工业用耐火材料迫在眉睫的难题。本文对目前水泥窑固废处理现状、固废处理对耐火材料的影响以及耐火材料的对策作以简要回顾，重点介绍了固废处理对耐火材料的影响以及耐火材料行业的对策。关键词：固体废弃物，水泥窑，耐火材料1引言随着世界环境问题的日益突出和可持续发展战略的要求，人们越来越关注各种类型废弃物的处理和利用，期望在某些工业领域可以替代燃料和原料加以利用。目前能够利用废弃物的工业

2、有水泥及混凝土、发电、冶金、玻璃、砖瓦、石灰和建筑业。而水泥工业是公认的利用量大、范围宽及效果好的行业，也是首选部门。它不仅能利用废弃物，还能代替焚烧炉销毁一些有毒有害的即所谓危险废弃物，这将是21世纪水泥工业发展的方向之一。据资料介绍，目前世界上约有100多家水泥企业在用可燃性废弃物作替代燃料，节约了大量自然资源，同时可以保证水泥工业采用工业废弃物作为替代原燃料时，水泥产品质量以及大气环境不受到影响。所以水泥窑处理废弃物的条件得天独厚，也是水泥工业走可持续发展道路的客观要求。固体废弃物的品种很多，所含的元素成份及其化合物也较多，这些元素化合物的熔

3、融物随烟气和原料侵蚀耐火材料，与耐火材料发生热化学反应，致使耐火材料的使用条件更加苛刻，因而如何应对固体废弃物在水泥工业的循环利用时对耐火材料带来的影响，是摆在水泥工业用耐火材料迫在眉睫的难题。本文对目前水泥窑固废处理现状、固废处理对耐火材料的影响以及耐火材料的对策作了简要回顾，重点介绍了固废处理对耐火材料的影响以及耐火材料行业的对策。2水泥窑固废处理现状2.1水泥窑可以处理的废弃物的种类水泥工业利用固体废弃物主要的途径是将废弃物以二次原料或二次燃料的形式循环利用。从理论上说，含有CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的水泥原料成份的工业废弃物都

4、可作为水泥原料，含有一定热量的工业废弃物均可用作水泥熟料生产过程中的燃料。但是，并不是所有的工业废弃物都可以作水泥工业的原燃料，目前可以用作原燃料的固体废弃物主要有：1.固体废弃物作原料：此类废弃物有：粉煤灰、炉渣、煤矸石、石灰残渣、电石渣、制糖废渣、高炉炉渣、钢渣、铜矿渣、硫酸渣、锑矿尾砂、铝矾土、锡回收渣、磷石膏、氟石膏、化学石膏、硅砂、飞灰、型砂、水厂污泥、河流淤泥等。2.固体废弃物作燃料此类废弃物有：石油焦、石墨粉、焦碳屑、废轮胎、橡胶、塑料、造纸工业废料、生活垃圾、肉骨粉、油面岩、泥碳、电池、农作物的杆等，以及碎木屑、纺织废品、有机有害化

5、工废料、医药废弃物等。2.2固废处理对耐火材料的影响如上所述，固体废弃物的品种很多，在熟料煅烧过程中，这些废弃物在低温部位，对耐火材料几乎没有影响或影响较少，还有一些熔融在熟料里形成窑皮，附在耐火砖上，这样对耐火材料影响也非常小，甚至对耐火材料有一定的保护作用。对耐火衬料直接影响的是在烧成过程中，预热器和回转窑之间的内循环所富集的碱（钾、钠）、卤族（氯、氟）和硫的化合物等，这些元素化合物的熔融物随烟气和原料侵蚀耐火材料，与耐火材料发生热化学反应，生成新的低熔矿物，而新生矿物在体积上出现不同程度上的膨胀，致使耐火材料的剥落及开裂。有些新生低熔矿物与使

6、耐火材料结构变得疏松，这样耐火材料就失去它原有的特性，比如强度，热传导及弹性系数等物理性能发生一系列变化，致使耐火材料的使用寿命变低。其中，对耐火材料使用周期影响最大的是碱（钾、钠）、卤族（氯、氟）和硫的化合物等。下面主要介绍一下这些元素化合物对耐火材料的影响。表1为一些常见的碱、氯、硫元素化合物的熔融温度及挥发温度，由表中可知，这些元素化合物的熔融温度及挥发温度都在水泥烧成温度范围内，只是在不同的部位影响不同而已。表1碱、氯、硫元素化合物的熔融温度及挥发温度化合物K2ONa2ONa2SO4K2SO4CaSO4KClNaClCaCl2Na2CO4K

7、2CO4熔融温度（℃）35085210741397772801776897891挥发温度（℃）12751589150014032.2.1碱、硫等元素化合物与耐火材料的反应1高铝质耐火材料：A3S2+16SiO2+3K2O——3KAS6（正长石）A3S2+10SiO2+3K2O——3KAS4（白榴石）2A3S2+8SiO2+6K2O——6KAS2（钾霞石）Al2O3+K2O+Na2O——（K、Na）O·Al2O3（β刚玉）2CaSO4+K2SO4——2CaSO4·K2SO42CaSO4·K2SO4+H2O——2CaSO4·K2SO4·H2O（钾石膏）

8、2镁质耐火材料：（1）氧化气氛2C2S+MgO+SO3——CaSO4+C3MS2C3MS2+MgO+SO3——CaSO4+