創(chuàng)新技術(shù) 創(chuàng)新服務(wù) 積極推動我國水泥工業(yè)的低碳綠色發(fā)展

淄博市魯中耐火材料有限公司 · 2015-09-24 09:04 留言

  淄博市魯中耐火材料有限公司始建于1979年,2002年改制成為股份制企業(yè),現(xiàn)已發(fā)展成為集產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、物流及配套服務(wù)于一體的多元化、高性能耐火材料集團公司。企業(yè)注冊資本5000萬元,資產(chǎn)總額6.8億元,在山西、寧夏、新疆分別建有原料生產(chǎn)和加工基地,耐火材料年產(chǎn)能達20多萬噸,成為水泥、化工、有色、冶金等行業(yè)上百家企業(yè)的優(yōu)秀供應(yīng)商,產(chǎn)品遠銷多個國家和地區(qū)?!奥櫋弊制放票徽J定為山東省著名商標。中國建筑材料聯(lián)合會和中國水泥協(xié)會聯(lián)合授牌“鎂鐵鋁尖晶石磚生產(chǎn)基地”,國家建材測試中心認定綠色建筑選用產(chǎn)品證明商標。中國建筑材料聯(lián)合會、中國耐火材料行業(yè)協(xié)會、山東省信譽評級委員會評定:企業(yè)信用等級評價AAA級。

  淄博市魯中耐火材料有限公司是山東省高新技術(shù)企業(yè),中國耐火材料協(xié)會的骨干企業(yè)、理事單位,中國建筑材料聯(lián)合會、中國水泥協(xié)會會員單位,,淄博市高性能耐火材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長單位。2006年組建了“山東省耐火材料工程研究中心”,2011年被國家發(fā)改委批準升級為“耐火材料國家和地方聯(lián)合工程研究中心”,2014年被淄博市認定為“企業(yè)技術(shù)中心”。先后承擔了國家科技支撐計劃、國家產(chǎn)業(yè)振興和技術(shù)改造專項、“863”項目、國家自然科學基金、國家科技新產(chǎn)品計劃等多項重大科技攻關(guān)項目。公司產(chǎn)品擁有國家專利19項,其中發(fā)明專利10項,尚有4項國內(nèi)發(fā)明專利和3項國際發(fā)明專利申請正在受理中。企業(yè)起草制定行業(yè)標準6項,獲得多項省部級科技進步獎。

  公司擁有一大批先進的的工藝裝備、試驗檢測設(shè)備。主要生產(chǎn)設(shè)備有:自控天然氣隧道窯、自動液壓成型機、裝卸機器人、燒成回轉(zhuǎn)窯、粉磨設(shè)備、自動配料系統(tǒng)和大型電爐等;試驗檢測儀器設(shè)備主要有進口美國FEI超高分辨率掃描電鏡(Nova NanoSEM450)、德國BRUKER X射線熒光光譜儀(S8 TIGER)、X射線衍射儀(D8 ADVANCE)等高端試驗檢測設(shè)備以及XG-3002N/C無損探傷機、Ф1000mm×3500mm×200MPa等靜壓機、電加熱真空爐、電磁感應(yīng)碳管爐、常溫耐壓試驗機、常溫抗折試驗機、荷重軟化試驗機、激光粒度分析儀等,精確的計算機配料、恒溫干燥、全自動燒成、無損探傷等先進的生產(chǎn)和檢測設(shè)備。先進的科研儀器設(shè)備和檢測手段為研制高技術(shù)耐火材料提供了強有力的基礎(chǔ)設(shè)施保障。

  近年來,公司秉承“品質(zhì)有恒,互利共贏”的經(jīng)營理念,以實現(xiàn)耐火材料“節(jié)能、環(huán)保、輕量化、長壽命”為指引,以促進我國水泥工業(yè)低碳綠色發(fā)展為己任,立足創(chuàng)新,在技術(shù)品質(zhì)、服務(wù)模式兩大方面均取得了長足的進步。

  一、第二代新型干法水泥工藝耐火材料成套節(jié)能環(huán)保新技術(shù)

  根據(jù)國家“十二五”規(guī)劃中節(jié)能減排要求,以及關(guān)于“第二代新型干法水泥工藝”技術(shù)要點,我公司成功地開發(fā)了一系列節(jié)能、環(huán)保、長壽命耐火材料并提出了“水泥生產(chǎn)用耐火材料成套節(jié)能環(huán)保新技術(shù)”。該項技術(shù)推廣后可徹底實現(xiàn)水泥生產(chǎn)流程耐火材料的無鉻化,每千克水泥熟料熱耗可望達到降低20千焦的目標,為水泥企業(yè)的節(jié)能降耗、產(chǎn)品質(zhì)量的提高、生產(chǎn)成本的降低提供了堅實保障。

  該成套技術(shù)的耐火材料配置如圖1和表1。

  圖1 “水泥生產(chǎn)用耐火材料成套節(jié)能環(huán)保新技術(shù)”耐火材料配置

  表1 “水泥生產(chǎn)用耐火材料成套節(jié)能環(huán)保新技術(shù)”耐火材料配置表

  (一)預(yù)熱器、分解爐

  1、低導(dǎo)熱耐堿磚DNJ-30替代高強耐堿磚RK-H、低導(dǎo)熱抗剝落磚DDR-45替代抗剝落高鋁磚KBL-70

  目前我公司研發(fā)的的新產(chǎn)品——低導(dǎo)熱耐堿磚DNJ-30,是在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上的進一步完善和提高,除具有原有的性能以及優(yōu)良的抗堿侵蝕、抗沖刷性能外,還降低了其導(dǎo)熱性能、減輕了重量。

  圖2 預(yù)熱器、分解爐用新型材料的對比

  從以上圖片來看,經(jīng)過1100℃*24h的耐堿性實驗,本次研發(fā)的低導(dǎo)熱耐堿

  磚在碳酸鉀存在條件下沒有出現(xiàn)堿裂現(xiàn)象,形狀尺寸完整,性能良好。

  低導(dǎo)熱抗剝落磚DDR-45除具有抗剝落高鋁磚的耐高溫性能、適應(yīng)分解爐工作環(huán)境外,也具有低導(dǎo)熱耐堿磚的同樣效果。高強耐堿磚RK-H、低導(dǎo)熱耐堿磚DNJ-30、抗剝落高鋁磚KBL-70以及低導(dǎo)熱抗剝落DDR-45的理化指標對比如表2。

  表2  高強耐堿磚與低導(dǎo)熱耐堿磚指標對比表

  2、全陶瓷預(yù)熱器內(nèi)筒替代耐熱鋼內(nèi)筒

  我公司與北京科技大學合作研制出了全陶瓷內(nèi)筒,這項技術(shù)也使我國成為世界上第一個實現(xiàn)懸浮預(yù)熱器內(nèi)筒全陶瓷化的國家,該產(chǎn)品采用全陶瓷原料生產(chǎn),完全不含金屬鉻,徹底杜絕了原耐熱鋼產(chǎn)品鉻的污染;產(chǎn)品密封性好,分離效果好,使用后可大幅提高預(yù)熱器的循環(huán)效率和熱交換效率,最終提高生產(chǎn)線整體生產(chǎn)效率,同時減少了因密封性不良引起的熱損失。該內(nèi)筒的使用可降低能耗;產(chǎn)品韌性好,耐腐蝕性強,使用壽命是原耐熱鋼產(chǎn)品的2~5倍,大幅度降低了維修率,提高了窯的運轉(zhuǎn)率。全陶瓷預(yù)熱器內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)和碳化硅結(jié)構(gòu)件的示意圖如圖3。

  圖3 全陶瓷預(yù)熱器內(nèi)筒及SiC結(jié)構(gòu)件示意圖

  制備陶瓷內(nèi)筒的反應(yīng)燒結(jié)碳化硅的性能與其它幾種方式的比較,如表3。

  表3 SiC陶瓷的燒結(jié)方法及性能比較

  截止到目前,共有100余家企業(yè)的150余條生產(chǎn)線使用了全陶瓷預(yù)熱器內(nèi)筒。經(jīng)用戶使用反饋,該陶瓷預(yù)熱器的最大優(yōu)勢就是抗侵蝕性能強、使用壽命長、維修方便,尤其適用于垃圾焚燒綜合利用的水泥線,最長使用壽命達51個月。

  (二)分解預(yù)熱帶——低導(dǎo)熱抗剝落磚替代抗剝落高鋁磚和硅莫磚

  我公司新研制的低導(dǎo)熱抗剝落磚DDR-30/45/50是水泥窯預(yù)熱分解帶原用材料KBL-70、硅莫磚的替代產(chǎn)品,與抗剝落高鋁磚KBL-70或硅莫磚相比體密降低,熱膨脹性能和抗熱震性能得到加強,耐堿性更出色,導(dǎo)熱系數(shù)低,更適應(yīng)水泥窯大型化發(fā)展要求。

  通過對幾種材料的理化指標對比,低導(dǎo)熱抗剝落磚DDR-30的使用性能應(yīng)優(yōu)于抗剝落高鋁磚KBL-70、低導(dǎo)熱抗剝落磚DDR-45的使用性能應(yīng)優(yōu)于硅莫磚,并且由于體密下降也相應(yīng)降低了材料采購成本,減少了窯體負荷,這對降低系統(tǒng)電耗也將起到一定作用,同時由于導(dǎo)熱系數(shù)降低,筒體散熱損失將會減少,從而起到一定的節(jié)能降耗作用。

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  圖4 分解帶材料的外觀及耐堿蝕性對比

  從圖中看出,DDR-30的耐堿性非常出色,耐堿性比傳統(tǒng)抗剝落高鋁磚KBL-70更好;DDR-45與硅莫磚相當,但硅莫磚的耐堿性好是由于其中的碳化硅未氧化,而在使用過程的硅莫磚表面的碳化硅是不可能不被氧化的,也就是說,就長期使用而言,DDR-45的耐堿性肯定要比硅莫磚好;DDR-50耐堿性能優(yōu)良,并在國外用戶得到了大量應(yīng)用。

  隨著水泥窯大型化的發(fā)展,窯徑增大,產(chǎn)量提高,窯內(nèi)熱負荷加大,窯襯材料所承受的熱應(yīng)力增大。如何提高材料的高溫體積穩(wěn)定性,成為保證材料使用壽命的重要因素;我公司研制生產(chǎn)的低導(dǎo)熱抗剝落磚DDR-30/45/50,相比現(xiàn)正在使用的抗剝落高鋁磚KBL-70和硅莫磚,其最大優(yōu)勢就是熱膨脹系數(shù)小,體積穩(wěn)定;因熱應(yīng)力增大而造成的材料損壞大大減少,同時體密降低窯體負荷減小,窯襯所受機械應(yīng)力也會減小,材料采購成本下降,系統(tǒng)電耗降低;由于導(dǎo)熱系數(shù)降低,窯體表面溫度下降,也減少了散熱損失。

  低導(dǎo)熱抗剝落磚的體積密度為2.2 g/cm3,而抗剝落高鋁磚的體積密度為2.55g/cm3,硅莫磚的體積密度為2.65g/cm3;若采購相同數(shù)量的制品,低導(dǎo)熱抗剝落磚比抗剝落高鋁磚重量減輕約13.7%,比硅莫磚重量減輕約17%,這既減輕了窯體負荷,又降低了用戶的采購成本。

  以DDR-45為例:

  硅莫磚與DDR-45低導(dǎo)熱抗剝落磚的體積密度分別為2.65g/cm3和2.2g/cm3,在直徑4.8×74米回轉(zhuǎn)窯上(5000t/d)每砌用10米DDR-45抗剝落磚,比硅莫磚減輕 14.24噸,按每噸4000元計算,可節(jié)省56960元,同時窯體負荷也降低14.24噸,又可節(jié)約設(shè)備運行電能費用。

  由于DDR-45低導(dǎo)熱抗剝落磚導(dǎo)熱系數(shù)(1.518w/m.k)比硅莫磚(2.723w/m.k)小1.205w/m.k,根據(jù)熱工計算,在直徑4.8米的窯上使用10米,可節(jié)約標煤1.67噸/天,按每噸700元計,價值1169元,若在直徑4.8米的窯上使用30米,可節(jié)約標煤費用3507元/天,若按300天/年的生產(chǎn)時間計算,可節(jié)約1052100元。

  表4  低導(dǎo)熱抗剝落磚與硅莫磚、抗剝落高鋁磚理化指標對比

  (三)過渡帶——低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚替代鎂鋁尖晶石磚

  我公司新研制的低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚是采用先進的合成技術(shù)合成的低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石原材料,采用形式復(fù)合方式:以鎂鋁尖晶石材質(zhì)為工作層,以低導(dǎo)熱鎂鐵復(fù)合橄欖石材質(zhì)為隔熱層。一次成型,同溫燒成,并實現(xiàn)了兩種材料的線膨脹同步,達到了兩種材料的有機結(jié)合且結(jié)合強度高(見圖5)。該產(chǎn)品具有良好的抗侵蝕性、抗沖刷、抗熱震等高溫性能,與原用鎂鋁尖晶石磚相比,降低了體積密度和導(dǎo)熱系數(shù),減少了窯體的負荷和機械應(yīng)力,既保證了窯襯的使用壽命,又起到了一定的節(jié)能降耗的作用。

  圖5 傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚與新研制的低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚的對比

  圖6為鎂鋁尖晶石磚復(fù)合層材料的高溫抗折強度的殘樣。從圖中看出,連接處的強度非常高,以至于最終斷裂處卻是純鎂鋁尖晶石側(cè),而連接處非常好。

  圖6 經(jīng)過高溫抗折實驗后的殘樣

  低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚與現(xiàn)用鎂鋁尖晶石磚相比,按其體積密度分別為2.85g/cm3和2.95g/cm3計算,以直徑4.8×74米回轉(zhuǎn)窯(5000t/d)為例,每砌用10米可以節(jié)約耐火材料4.43噸,按每噸5300元計,可節(jié)省耐火材料費用23479元,同時窯體負荷也會降低4.43噸,又可節(jié)約運行電費。

  另外,低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)比鎂鋁尖晶石磚低0.39w/m.k,根據(jù)熱工計算,在直徑4.8米的窯上使用10米DDRMLJ-80低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚每天可節(jié)約標煤466.7公斤,按每噸700元計,價值326.7元。若按300天/年生產(chǎn)時間計算,可節(jié)約98010元。鎂鋁尖晶石磚與低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚指標對比如表5。

  表5 鎂鋁尖晶石磚與低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚指標對比表

  (四)燒成帶——鎂鐵鋁尖晶石磚替代直接結(jié)合鎂鉻磚

  原有鎂鉻磚中的Cr3+在高溫、堿性條件下轉(zhuǎn)變?yōu)镃r6+;燒成帶的鎂鉻磚消耗量約為30-50萬噸/年,用后的廢鎂鉻磚也高達15-20萬噸/年,最重要的是用后的廢鎂鉻磚中的Cr6+高達0.1-0.5%而無法處理。

  鎂鐵鋁尖晶石磚的研制成功結(jié)束了我國在水泥窯用耐火材料無鉻化方面落后歐美近二十年的歷史,可以大幅度降低六價鉻對環(huán)境和人體的危害。傳統(tǒng)鎂鉻磚與新研制的鎂鐵鋁尖晶石磚的外觀對比如圖7。

  圖7 傳統(tǒng)鎂鉻磚磚與新研制的鎂鐵鋁尖晶石磚的外觀

  鎂鐵鋁尖晶石磚具有良好的荷重軟化溫度、高溫強度、抗侵蝕性、熱震穩(wěn)定性和較好的掛窯皮性能,已成功應(yīng)用于90余家水泥企業(yè)的120余條生產(chǎn)線,取得了較好的運行周期,得到廠家很好的評價。

  鎂鐵鋁尖晶石磚表現(xiàn)出如下特點:

  1、窯皮形成迅速;

  2、掛窯皮性能好;

  3、窯皮穩(wěn)定、停窯時不剝落;

  4、抗侵蝕性好、沒有堿裂、疏松現(xiàn)象;

  5、溫度掃描顯示,回轉(zhuǎn)窯殼體溫度