Анализ и оптимизация содержания вредных компонентов в широко используемых связующих для цементных печей

Огнеупорный кирпич – незаменимый материал для цементных печей и различного высокотемпературного промышленного оборудования. Огнеупорный кирпич – это неорганический неметаллический материал с огнеупорностью не менее 1580 °C, обладающий превосходной высокотемпературной стабильностью и стойкостью к химической коррозии. Огнеупорный кирпич используется не только в цементных печах, но и широко применяется в таких отраслях, как сталелитейная, цветная металлургия, стекольная, керамическая, нефтехимическая и энергетическая промышленность, выступая в качестве основного базового материала для обеспечения безопасности оборудования и эффективности производства в высокотемпературных промышленных условиях.

I. Основные эксплуатационные характеристики огнеупорного кирпича

Характеристики огнеупорного кирпича включают пять основных характеристик: структурные, тепловые, механические, эксплуатационные и эксплуатационные.

(1) Структурные характеристики: Согласно стандарту GB/T2997—2015, основными показателями являются пористость, насыпная плотность и водопоглощение. С увеличением времени обжига пористость и насыпная плотность огнеупорного кирпича соответственно изменяются, что существенно влияет на его термостойкость и механическую прочность.

(2) Тепловые свойства: Согласно стандарту GB/T7320—2008, к ним относятся теплопроводность, коэффициент теплового расширения, удельная теплоёмкость и коэффициент теплового излучения, являющиеся ключевыми параметрами для оценки устойчивости огнеупорного кирпича в условиях высоких температур.

(3) Механические свойства: Согласно стандартам GB/T5072—1985 и GB/T3001—2000, к ним относятся прочность на сжатие, прочность на изгиб и ударная вязкость.

(4) Эксплуатационные характеристики: К ним относятся огнеупорность, температура размягчения под нагрузкой, стойкость к тепловому удару, шлакостойкость и стойкость к окислению, и они являются важными критериями для определения пригодности огнеупорного кирпича для ответственных частей цементных печей.

(5) Удобоукладываемость: К ним относятся текучесть, пластичность, сцепление и свойства затвердевания, которые непосредственно влияют на эксплуатационные характеристики огнеупорного кирпича во время формования и строительства.

II. Роль и проблемы связующих в производстве огнеупорного кирпича

В процессе производства огнеупорного кирпича связующие играют решающую роль в прочном связывании различных огнеупорных материалов и являются важными добавками, обеспечивающими стабильность и качество формования кирпичных заготовок. Распространенные связующие для огнеупорного кирпича делятся на две основные категории: органические и неорганические.

Органические связующие включают фенольную смолу, шлак из отходов целлюлозно-бумажной промышленности, декстрин, сироп и асфальт.

Неорганические связующие включают глину, жидкое стекло, цемент и фосфаты.

В огнеупорный кирпич необходимо добавлять связующие перед обжигом для обеспечения плотности. Однако в процессе высокотемпературного обжига и эксплуатации органические вещества в связующем разлагаются и улетучиваются, выделяя различные вредные компоненты. Эти компоненты не только влияют на качество огнеупорного кирпича, но и могут негативно сказаться на эксплуатационных характеристиках цементного клинкера и окружающей среде.

III. Источники и воздействие вредных компонентов в огнеупорном кирпиче

В настоящее время связующие на основе фенольной смолы, органических порошков и шлама, обычно используемые в цементных печах, легко разлагаются во время спекания или эксплуатации, образуя летучие органические соединения (ЛОС). К ним относятся в основном бензольные соединения, хлорорганические соединения, кетоны, спирты и эфиры. Эти химические вещества при разложении при высоких температурах могут вызывать следующие проблемы:

Загрязнение окружающей среды: ЛОС при выбросах образуют озон и фотохимический смог, что влияет на качество воздуха;

Влияние на качество продукции: Газы, образующиеся при разложении органических связующих, могут привести к образованию микропор или трещин внутри огнеупорных кирпичей, снижая их плотность и коррозионную стойкость.

Вред для здоровья оператора: Некоторые летучие органические соединения токсичны, что предъявляет более высокие требования к охране окружающей среды к производственной среде.

IV. Направления совершенствования связующих для огнеупорных кирпичей

Для снижения вредных выбросов при использовании огнеупорных кирпичей промышленность постепенно продвигает экологически чистые связующие и неорганические системы вяжущих. Ключевые направления совершенствования включают:

Замена органических связующих неорганическими, такими как фосфаты, жидкое стекло и алюминатный цемент. Эти связующие обеспечивают более высокую стабильность при высоких температурах и не выделяют вредных летучих органических соединений.

Оптимизация соотношения и рецептур связующих: контролируя количество и реакционную способность связующих, можно обеспечить формовочную прочность огнеупорных кирпичей и одновременно снизить содержание органических примесей.

Улучшение процесса обжига: точно контролируя температуру и время спекания, можно способствовать полному разложению или преобразованию связующего вещества, уменьшая количество остаточных органических веществ.

Разработка низкоуглеродных и экологически чистых связующих: использование новых сырьевых материалов, таких как природные неорганические минералы и композитные вяжущие материалы, для повышения экологичности огнеупорных кирпичей.

Огнеупорные кирпичи являются ключевым материалом в высокотемпературной системе цементных печей, поэтому их эксплуатационные и экологические характеристики тесно связаны. Улучшение связующей системы, оптимизация производственного процесса и внедрение неорганических экологически чистых связующих позволяют эффективно сократить вредные выбросы при производстве и использовании огнеупорных кирпичей, обеспечивая экологичное и низкоуглеродное производство и способствуя устойчивому развитию цементной промышленности.