電石渣是電石法生產(chǎn)乙炔過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，隨著PVC市場(chǎng)需求量的增加，電石渣的量也在增加，這需要與其配套的產(chǎn)業(yè)及時(shí)將其利用，以避免其堆放帶來(lái)的對(duì)土地資源的占用和環(huán)境污染。用電石渣配料生產(chǎn)水泥熟料的工藝已經(jīng)十分成熟，是消納電石渣的最佳匹配工藝，國(guó)內(nèi)已有相當(dāng)數(shù)量的電石渣配料生產(chǎn)水泥熟料的生產(chǎn)線(xiàn)在消化大量的電石渣，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但該工藝與傳統(tǒng)石灰石配料生產(chǎn)水泥熟料的生產(chǎn)線(xiàn)不同，這種不同不僅體現(xiàn)在電石渣主要成分與石灰石不同外，還體現(xiàn)在電石渣含有較多的有害成分Cl-、S等。這些有害成分控制不到位，單位時(shí)間富集的量較傳統(tǒng)配料的生產(chǎn)線(xiàn)更多，更易帶來(lái)系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)皮堵塞，加重設(shè)備的腐蝕，縮短耐火材料的使用壽命。本文結(jié)合工廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)電石渣配料生產(chǎn)熟料生產(chǎn)線(xiàn)耐火材料的使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以供相關(guān)企業(yè)參考。

1電石渣配制生料的有害成分

擁有三級(jí)旋風(fēng)筒預(yù)熱器帶管道式分解爐預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線(xiàn)一條，日產(chǎn)熟料2500 t，專(zhuān)門(mén)利用電石渣生產(chǎn)水泥熟料。電石渣是電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣，可以代替石灰石配制生料，高敏、文柏鳴的研究指出，不同廠(chǎng)的電石渣有害元素含量相差比較大，應(yīng)根據(jù)具體的情況采取處理措施，但總體還有一定傾向性，比如堿含量都比較低，而硫和氯的含量則波動(dòng)大。我公司所用電石渣配制的生料從成分上就能看出其含有相對(duì)較高的硫、氯等有害物質(zhì)，見(jiàn)表1、表2。

2有害成分對(duì)耐火材料使用性能的影響

從表1和表2的對(duì)比可以看出，利用電石渣配制的生料中，硫、氯等成分高出許多，尤其是后者。這些成分不僅通過(guò)引發(fā)結(jié)皮影響耐火材料的使用壽命，也會(huì)通過(guò)化學(xué)滲透影響耐火材料的使用壽命，還會(huì)透過(guò)耐火材料腐蝕錨固件等金屬器件來(lái)影響耐火材料的使用壽命。

2.1通過(guò)引發(fā)結(jié)皮影響耐火材料的使用壽命

硫、氯在預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)富集，當(dāng)超過(guò)一定含量時(shí)就會(huì)產(chǎn)生大量低熔點(diǎn)礦物粘附在生料和耐火材料表面，不斷積累，最終因管道有效容積減小或脫落發(fā)生堵塞事故，嚴(yán)重影響企業(yè)的

表1石灰石配制生料的化學(xué)成分%

表2電石渣代替石灰石配制生料的化學(xué)成分%

正常生產(chǎn)。大量研究也證明生料中的氯離子在預(yù)熱器中與堿形成氯化堿，氯化堿的熔點(diǎn)低，最低熔點(diǎn)在650～700℃，其以熔融態(tài)粘附在物料表面形成液相粘膜，并與生料和飛灰一起構(gòu)成粘聚物質(zhì)，阻礙生料的顆粒流動(dòng)，從而使物料在預(yù)熱器中流動(dòng)不暢和形成粘附性結(jié)皮堵塞。氯化堿沸點(diǎn)低，揮發(fā)率高，再次富集的濃度高，從而導(dǎo)致氯化堿和堿的大量循環(huán)富集，從而加重預(yù)熱器和分解爐的粘結(jié)性結(jié)皮堵塞事故。

多年的實(shí)踐證實(shí)，當(dāng)入窯生料中SO3≥0.7%，Cl-≥0.2%，預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)內(nèi)、煙室結(jié)皮(圖1)就會(huì)增多變硬，不但影響系統(tǒng)通風(fēng)導(dǎo)致煤粉燃燒不充分，窯內(nèi)長(zhǎng)厚窯皮，嚴(yán)重時(shí)影響產(chǎn)、質(zhì)量，而且容易頻發(fā)系統(tǒng)堵塞造成停機(jī)。我們對(duì)結(jié)皮樣品進(jìn)行化學(xué)分析，結(jié)果如表3，結(jié)皮樣中氯含量是生料的7倍之多。

圖1預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)結(jié)皮狀況

表3結(jié)皮樣品化學(xué)分析結(jié)果%

預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)澆注料主要以碳化硅抗結(jié)皮澆注料為主，其原理是在高溫狀態(tài)下，材料表面會(huì)自然形成釉，阻止入窯生料中玻璃相的滲透，從而起到抗結(jié)皮的作用，因具有很高的硬度和非常好的高溫體積穩(wěn)定性，不與生料反應(yīng)而被廣泛使用。當(dāng)生料中Cl-含量異常升高后導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)皮增多，為了保證系統(tǒng)正常生產(chǎn)必然增加清掃頻次。目前的清掃工具以高壓水槍為主，原理是用長(zhǎng)槍桿將水射入結(jié)皮內(nèi)，在高溫物料內(nèi)水驟然汽化而產(chǎn)生強(qiáng)烈爆炸將結(jié)皮除掉，頻繁使用會(huì)破壞澆注料表面那層釉，導(dǎo)致表面凹凸不平，如圖1，降低了澆注料的抗結(jié)皮效果。

2.2通過(guò)化學(xué)滲透影響耐火材料的使用壽命

一些知名的耐火材料供應(yīng)商，比如雷法、奧鎂等，對(duì)耐火磚的失效機(jī)理進(jìn)行了深入研究。他們認(rèn)為耐火磚經(jīng)常會(huì)遭受化學(xué)滲透、機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力的作用而失效。奧鎂公司在一份報(bào)告中指出，在燒成系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，中性的堿鹽會(huì)凝固并沉積在耐火磚的孔隙中并將孔隙充滿(mǎn)。如果系統(tǒng)中硫的含量高，進(jìn)入火磚基質(zhì)中的腐蝕性液體會(huì)破壞鎂質(zhì)磚中的硅酸鈣結(jié)合相。火磚中的孔隙被鹽類(lèi)(比如Na2SO4、NaCl、KCl)充滿(mǎn)后，火磚的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)急劇提高，當(dāng)溫度升高時(shí)，鹽類(lèi)凝結(jié)區(qū)域會(huì)向冷面移動(dòng)，更大范圍地影響耐火材料的性能?；鸫u的導(dǎo)熱系數(shù)急劇提高帶來(lái)的結(jié)果是：回轉(zhuǎn)窯筒體的溫度上升，散熱損失增大，另外加速筒體的腐蝕。

2.3透過(guò)耐火材料腐蝕錨固件等金屬器件來(lái)影響耐火材料的使用壽命

燒成系統(tǒng)鋼材消耗除了普通鋼板外使用量最大的就是耐熱不銹鋼，例如旋風(fēng)筒內(nèi)筒、窯頭、尾護(hù)鐵、窯尾下料簸箕和澆注料骨架錨固件等。由于澆注料等耐火材料孔隙率大，加上Cl-具有離子半徑小、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，通過(guò)氣孔深入到內(nèi)部，吸附在金屬表面，許多研究證明金屬表面有一層致密的氧化膜(鈍化膜)，其厚度在10～30埃，在侵蝕性離子作用下，鈍化膜破壞的地方形成一個(gè)圓孔產(chǎn)生點(diǎn)蝕，這些地方容易形成點(diǎn)蝕核心，點(diǎn)蝕坑內(nèi)往往填充著腐蝕產(chǎn)物，就會(huì)形成點(diǎn)蝕源。圖2所示是金屬錨固件遭受腐蝕的情況，錨固件腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致承載力不足，澆注料會(huì)因此發(fā)生松動(dòng)、脫落。

圖2耐火材料錨固件等金屬器件的腐蝕鋼

3延長(zhǎng)耐火材料使用壽命的措施

通常情況下，燒成系統(tǒng)耐火材料的更換要以檢測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，嚴(yán)禁隨意拍板或按時(shí)間更換的不良做法。應(yīng)根據(jù)運(yùn)行期間筒體溫度、耐火磚表面及側(cè)端面侵蝕情況及下一個(gè)計(jì)劃運(yùn)行周期綜合考慮。

從表1和表2的對(duì)比可以看出，利用電石渣配制的生料中，硫、氯等成分高出許多，為了不影響企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，采取了以下措施：

(1)為了緩解Cl-對(duì)金屬錨固件的腐蝕，用無(wú)機(jī)防腐涂料隔離Cl-與金屬錨固件的接觸，可有效防止不銹鋼腐蝕。

(2)普通奧氏體不銹鋼在含有氯離子的環(huán)境里很容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕。因此可以使用超級(jí)奧氏體不銹鋼材料提高抗氯離子侵蝕能力，根據(jù)情況選擇不同合金型號(hào)，例如提高合金金屬里的鉻≥20%，鎳≥20%，鉬≥6%含量，有助于增強(qiáng)不銹抗局部腐蝕能力。

(3)使用抗結(jié)皮性能較好的澆注料，目前通用SiC抗結(jié)皮產(chǎn)品，其機(jī)理是SiC與氧氣發(fā)生反應(yīng)，在耐火材料表面形成一層致密的玻璃相，減少有害氣體滲入耐火材料內(nèi)部，同時(shí)增加了耐火材料的表面張力，降低了與有害成分的粘附，從而達(dá)到抗結(jié)皮的功效。這在一般正常操作情況下是沒(méi)有問(wèn)題的。

(4)科學(xué)合理匹配燒成系統(tǒng)澆注料(見(jiàn)表4)和回轉(zhuǎn)窯所用耐火材料(見(jiàn)表5)。

表4不同部位澆注料的配置及使用壽命

*實(shí)際壽命是本企業(yè)實(shí)際使用情況。

表5回轉(zhuǎn)窯所用耐火材料

4結(jié)束語(yǔ)

預(yù)分解窯與生俱來(lái)的優(yōu)勢(shì)必然使水泥工業(yè)成為綠色環(huán)保功能產(chǎn)業(yè)，資源化利用工業(yè)固體廢棄物是這一趨勢(shì)的具體表現(xiàn)之一。利用預(yù)分解窯處理電石渣就是這一趨勢(shì)的具體實(shí)踐。在實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)在利用電石渣配制的生料中，硫、氯等成分高出許多。這些成分不僅通過(guò)引發(fā)結(jié)皮影響耐火材料的使用壽命，也會(huì)通過(guò)化學(xué)滲透影響耐火材料的使用壽命，還會(huì)透過(guò)耐火材料腐蝕錨固件等金屬器件來(lái)影響耐火材料的使用壽命。采取的措施是：(1)用無(wú)機(jī)防腐涂料隔離Cl-與金屬錨固件的接觸;(2)選用超級(jí)奧氏體不銹鋼材料增強(qiáng)不銹鋼抗局部腐蝕能力;(3)使用抗結(jié)皮性能較好的澆注料;(4)科學(xué)合理匹配燒成系統(tǒng)澆注料和回轉(zhuǎn)窯所用耐火材料。