焦炉用含三石的耐火材料

焦炉用耐火材料主要还是硅砖。然而由于焦炉炉体不同的部位,所承担的任务、经受的温度、承载的结构负荷、机械磨损、介质侵蚀等各不相同,所以除硅砖之外,尚部分使用具有不同性能的耐火砖,此时要用到三石。

一、焦炉炭化室、燃烧室用砖

炭化室的工作是周期性的,温度波动大是其重要特点。在装煤时炉墙表面温度降至℃左右,结焦末期炉墙温度又升至~℃,因此,炭化室的墙及底用硅砖砌筑。而炭化室两端的炉头,由于炉门开启时温度的骤然变化,耐火砖用硅砖已不适用,因为超过了硅砖体积稳定的温度界限(℃)。常用的是黏土砖。但是黏土砖长期受到热的冲击易于损坏,往往先于其他部位进行中间修补,影响焦炉生产,这是一个薄弱环节。为了解决此问题,作者与巩义市第五耐火材料总厂曾开发了极高抗热震的砖,热震稳定性(℃、水冷)大于次,20世纪90年代初应用于某大钢厂焦炉炉门。因该砖性价比较高,影响推广应用。之后又开发了堇青石砖,该砖体积稳定性优良,热震稳定性好,但使用不久,发现该砖变形,究其原因是堇青石分解温度低(℃分解),导致砖的耐火度偏低引起。

由于作者应用三石已先后开发了低蠕变硅线石砖,并成功应用于大型高炉热风炉上,转而开发了以三石为主要原料或辅料的改性黏土砖,改性高铝砖系列。使用效果优于黏土砖、堇青石砖,性价比适中,为市场所接受。

焦炉炉头、炉门及燃烧室用砖主要理化指标见表12-1。

表12-1焦炉炉门及燃烧室用砖主要理化指标

21世纪初(5年前后),山东兖州及太钢等地先后建有大型焦炉,焦炉高度7.6m。燃烧室要求用硅线石砖,主要理化指标为:Al2O3不小于60%;荷重软化温度(0.2MPa,0.6%)不小于;热震稳定性,(℃,水冷)不小于25次;耐压强度不小于60MPa;抗CO等。该砖使用至今6~7年,仍正常使用。

在炉头部位,由传统的粘土砖,现在趋向于选用优质高铝砖、硅线石砖和红柱石砖砌筑。例如英国于20世纪60年代在焦炉炉头部位用红柱石砖代替黏土砖。红柱石砖的理化指标如下:

Al2O%~65%,荷重软化温度(0.2MPa,0.6%)约℃,热震稳定性(℃,水冷)不小于40次,耐压强度45MPa,体积密度2.4g/crn3,显气孔率24%。

二、干熄焦装置用耐火材料

1、关于熄焦

焦炭生产过程中的重要环节是熄焦。熄焦方法主要有湿(法)熄焦和干(法)熄焦。湿熄焦是传统的工艺,它是用水作载热体(喷水方法)将炽热的焦炭(温度约℃)降低到℃以下;而干熄焦采用非水方法熄焦,具体是采用惰性气体(一般为氮气)鼓入装入熄焦炉的炽热焦炭冷却,然后从熄焦炉下部排出。

由于熄焦方法不同,效果不同:

(1)焦炭质量。干法熄焦优于湿法熄焦。后者因用水将炽热焦炭冷却,焦炭裂纹增多,焦炭质量下降,不利于高炉炼铁。据有关资料分析,干熄焦因焦炭质量提高,可使高炉炼铁入炉焦比下降2%~5%,提高高炉生产能力约1%。

(2)节约水资源,减少环境污染。

(3)降低有害杂质,保护环境。在湿法熄焦过程中,水与炽热焦炭接触,产生的大量化合物、硫化物等有害物质,自由排放,污染环境。干熄焦采用惰性循环气体在密闭的干熄炉内对炽热焦炭进行冷却,对粉尘、污染物易于控制。

基于此,国家大力倡导干熄焦,对传统湿(法)熄焦不断进行改造,图12-1为干熄焦工艺流程。

图12-1干熄焦工艺流程图

(据罗时政,乔继军等,.1)

1一干熄炉;2—1DC(—次除尘器);3—锅炉;4—2DC(二次除尘器);5—循环风机;6—给水预热器;7—旋转密封阀

2、干熄焦对耐火材料的要求

干熄炉由预存室、斜道区和冷却室组成。分别分布在干熄炉上、中、下部。干熄炉为圆形截面竖式槽体,外壳用钢板及型钢制作,内层采用不同耐火砖砌筑,有些部位用耐火浇注料。

预存室的上部是锥顶区,中部是直段实心耐火砖砌体,下部是环形烟道。分内墙及外墙二层环形砌体,内墙要求高强度耐火砖。

斜道区内层砖要求:抗热震、高强度、耐磨。为此,选用莫来石-SiC砖。干熄炉入口耐火砖也如此。

干熄炉预存室的耐火砖,热冲击大。装焦炭的机械冲击和磨损,要求高强、耐磨、热震好的耐火材料,如莫来石砖;冷却室因温度变化频繁,因此良好的抗热震性是耐火材料最基本要求。

干熄焦用的干熄炉工作环境,耐火材料应具备如下优良特性:

(1)抗热震性。

(2)耐磨、强度要高(耐压强度、抗折强度)。

3、莫来石(红柱石)-碳化硅砖

21世纪初,鞍山焦耐研究设计院,武汉科技大学,山东鲁耐窑业公司等单位,曾对干熄焦用耐火材料进行攻关,主要材质是莫来石-碳化硅质。莫来石线膨胀小(a=5.3x10-6/℃),而碳化硅热导率大(℃时,λ=38.49W/(m·K)),有利于材料的抗热震,同时,碳化硅硬度大,有利于提高材料的强度,显然选材对路。目前除山东鲁耐窑业公司生产外,江苏宜兴地区不少厂家也在生产。这里特别指出,红柱石矿物原料具有抗热震的优良特性,制作莫来石-碳化硅砖少不了。

干熄焦用莫来石(红柱石)-SiC砖理化指标见表12-2。

表12-2莫来石-碳化硅砖理化指标




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