1 前言
水泥回转窑可以很安全地处理大量的产业废弃物，并且通过循环利用对资源循环型社会做出很大贡献。另一方面，由于近年来产业废弃物处理量增加和多样化等因素的影响，外来成分(硫、碱、氯等)在水泥回转窑烧成带的渗透深度加深，在涂层区域的剥落厚度加大，出现损伤。另外涂层脱落也伴随着温度波动(反复加热冷却)，砖组织产生脆化。因此，一般认为要改善烧成带用砖的耐用性，通过控制外来成分渗透和强化砖组织来改善抗剥落性是很重要的。为了达到改善抗渗透性和抗剥落性的目的，通过优化粒度组成来提高体积密度(砖组织致密化)，通过添加易烧结性Mg O原料来强化组织。此次成功开发了抗脆化性无铬砖ELK-12XL-1，现报道如下。
抗脆化性无铬砖ELK-12XL-1是以目前在各厂有良好使用效果的烧成带用无铬砖ELK-12X-1为基础，通过改变粒度组成来提高体积密度，从而达到致密化以及通过添加易烧结性Mg O原料来强化组织。
表1列出了ELK-12X-1和ELK-12XL-1砖的性能。ELK-12XL-1通过改变粒度和添加易烧结性Mg O原料，气孔率很低。另外如图1所示，ELK-12XL-1砖的透气率与ELK-12X-1砖相比有所降低。因此，通过降低气孔率和透气率来控制操作中水泥液相的渗透，能够减小渗透层的剥落厚度，减小损伤。 关于抗热脆化性，通过反复加热试验，对试验前后的尺寸变化率和外来成分的渗透性进行了评价。反复加热试验条件是:使用炉床升降式小型电炉，在高温室于1 400℃加热10 min，之后在低温室(400～1 000℃)空冷10 min，以上为一个周期，反复加热10个周期。
渗透性试验采用回转坩埚法进行，于1 700℃保持5 h。试样使用反复加热试验前后的试样。侵蚀剂使用硅酸盐水泥(90%)+K2SO4(10%)的混合物，每1 h更换侵蚀剂。试验后切断试样，测量距离工作面的渗透深度。 图2、图3示出了脆化试验后的尺寸变化率和渗透性试验结果。与ELK-12X-1砖相比，ELK-12XL-1砖脆化试验后的尺寸变化(膨胀)小。另外根据渗透性试验结果，ELK-12XL-1砖脆化试验前后均比ELK-12X-1砖渗透深度(厚度)小。所以认为ELK-12XL-1砖在反复加热试验后尺寸变化小，组织保持致密。 ELK-12XL-1砖通过提高体积密度实现了致密化，通过促进烧结性而强化了组织，与ELK-12X-1砖相比，具有良好的热容积稳定性(抗热脆化性)和抗液相渗透性。因此，在位于水泥回转窑烧成带里面的涂层区域等温度波动大的部位以及水泥和碱液相较多的部位，可以延长使用寿命且更稳定。
ELK-12XL-1砖抗热脆化性和抗渗透性好，期待能够改善涂层区域的使用寿命，为此在实际工业窑炉上进行了试验。图4示出了在NSP窑(L/D=3.3～3.7;L:距出口的距离;D:水泥窑直径)使用5个月后ELK-12XL-1砖的炉内状况。ELK-12XL-1砖在涂层区域使用，没有剥落损伤，呈现的是平滑损伤，残存厚度与分界部位的衬砖几乎一样，使用没有问题。
图5示出了ELK-12XL-1和ELK-12X-1砖断面，图6、图7示出了使用后砖的气孔率和抗折强度。伴随涂层脱落，该部位原来剥落损伤及脆化损伤非常严重。但是，这次使用时间短，残存厚度大致相等。但从断面来看，与ELK-12X-1砖相比，ELK-12XL-1砖工作面的脆化程度非常轻微。另外，ELK-12X-1砖工作面的气孔率增大，超过了初始砖，抗折强度小于30 MPa;而ELK-12XL-1砖气孔率没有增大，抗折强度超过初始砖，组织保持良好。
通过优化粒度组成来提高体积密度(砖组织致密化)以及通过添加易烧结性Mg O原料强化组织，成功开发了抗脆化性无铬砖ELK-12XL-1。根据工业窑炉实际使用结果认为，ELK-12XL-1砖比常规砖抗脆化性好，可使水泥回转窑烧成带更加稳定耐用。
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