耐火砖的挂窑皮性能及影响因素

　耐火材料是否具备与水泥生料适当反应形成窑皮的能力，称为挂窑皮的能力。所谓的窑皮是指水泥生料在烧成带和过渡带的耐火砖表面上，通过黏附和化合而形成一层具有一定强度物料层。窑皮是由作为固定骨架的C3S和C2S与充填在这些晶粒间的熔体C3A和C4AF以及MgO、Na2O、K2O和SO3等黏结而成。

在 一定温度下，一定成分的熟料其所含熔体具有一定的数量和黏度，它决定着熟料在当时的粒度大小及在砖面上的黏挂窑皮的难易和固着的牢度以及在窑温变化下熔体 数量和黏度的变化程度，亦即使窑皮稳定存在的程度。显然只有窑料成分稳定适当，且与所在位置窑温相适应，火焰的位置和窑温也必须稳定，才能形成数量和黏度 均适当的熔体。在窑温达一定值时，窑料(含煤灰等中产生熔体，在砖面上发生化学吸附和物理黏附，进而渗入砖内，并与耐火砖的成分反应，这是窑皮的形成阶段。渗入物在不大于1200℃下 固化，产生机械锚固，这是窑皮的黏挂固着阶段，从而形成窑皮的初始层。生料中的某些元素，还会沿耐火砖的微观缝隙渗透到一定深度，使耐火砖在这一初始窑皮 的基础上，如同滚雪球一样，逐渐一层层的形成较厚的、较为稳定的窑皮。这层物料对于保护耐火砖是有积极意义的。它可以有效抗磨，有效隔热，有效阻滞热侵蚀 和化学侵蚀。

影响耐火材料挂窑皮能力的主要因素有：

　　(1)化学成分。以白云石为例，白云石砖内均匀地分布着大量游离的CaO，这些CaO极易与熟料中的C2S反应生成C3S，所以白云石砖极易挂窑皮。而且砖与窑皮黏结紧密，坚固。而对于镁铬砖虽然初始挂窑皮比较容易，但镁铬砖中的铬极易与碱金属和硫发生反应，形成挥发性的K2CrO4和K2(CrS)O4， 促使熟料的部分元素渗透到镁铬砖的热面层，使其致密化和脆化，这一部分过渡层由于线膨胀系数与镁铬砖相差较大，在温度骤变的时候，很容易随着窑皮撕裂剥 落。因此在延长耐火材料的使用寿命上，特别强调提高窑的运转率。衬砖的成分和结构对窑料有一定适应性，有利于窑料黏附砖面并适度渗入耐火砖内，窑皮能与砖 面密合黏附且在砖内形成机械锚固，使窑皮稳定存在于砖体上。

　　（2）耐火砖的结构(主要是砖内气孔分布适当)。水泥熟料中的CaO和SiO2能 否通过耐火砖表面的微观孔隙渗透到一定深度，形成稳定的与耐火砖结合紧密的过渡层，以及这一过渡层的化学性质是窑皮是否稳定的重要条件。为提高挂窑皮的性 能，需要耐火砖的气孔吸收一定数量的水泥熟料熔融物，使窑皮和耐火砖之间出现锚固层，从这个角度说耐火砖气孔率不能太低，气孔率以17％～18％为佳。

　　（3）水泥生料和燃料与耐火材料的化学适应性。部分生料中有害元素的含量较高，在选用耐火砖时应充分考虑不同耐火材料对于不同生料的适应性。如前所述，在碱性环境里，镁铬砖最次。

　　镁铝尖晶石砖中的镁铝尖晶石组分也会被碱金属元素侵蚀，其耐碱性优于镁铬砖，但次于白云石砖。大量的实践经验证明，当熟料中的碱硫比大于1时，烧成带窑衬的寿命以白云石砖为最佳，镁铝尖晶石砖次之，镁铬砖最差。当碱硫比小于1时，烧成带窑衬的寿命以镁锆砖为最佳，其次为尖晶石砖，然后才是白云石砖。