据生产过程中的观察与调研,磷酸盐耐火砖在水泥窑上的损坏机理大致可以分为三种类型:即热应力损坏、化学侵蚀及机械磨损。立窑不同于回转窑,属于静止的立式热工煅烧设备,从其工作特点分析:预热与烧成带位于扩大口部位,该部位的耐火材料要不断地承受物料的冲击、摩擦以及物料间化学反应导致的侵蚀,并且频繁地接触冷湿料球与急冷急热温度变化等,引起砖体的急速收缩与膨胀,并产生很大的内应力导致砖体变形损坏。除此之外,还与下述因素有关：
1、磷酸盐耐火砖的化学成分、颗粒级配。尤以骨料中Al2O3达不到设计要求,(Al2O3含量偏低同时,由于原料中或多或少含有数种杂质成份其耐火度和抵抗熟料侵蚀能力会相应降低。
2、CaF2、R2O、CaO及S、Cl等挥发组分对砖体的化学侵蚀,造成窑皮的形成—剥落循环加快。立窑中煤灰组分以100%掺入并参与化学反应,当采用常温煅烧时(≥1450℃),使材料的抗侵蚀能力下降,促使侵蚀速率加快。
3、成型压力偏小,砖体不够致密,常温耐压强度低。
4、由于配料及煅烧操作、用风等方面的原因,熟料中低熔过渡矿相增加,配煤量高时引起室温过高,熟料液相量相对增多,形成粘边及砖体表层剥落、掉皮。
5、处理炼窑及粘边时,人为地损坏砖体。
6、现行的磷酸盐耐火砖生产厂家提供的设计砖型普遍偏小,砌筑灰缝过多,而砖体蚀损又往往从最薄弱部位——砖缝间开始并加快。
此外,有些磷酸盐耐火砖的生产厂家,没有严格执行JC350-83《水泥窑用磷酸盐结合高铝质窑衬砖》标准中要求采用回转窑1600℃以上煅烧的铝矾土熟料。为降低生产成本,使用立窑或其它窑型煅烧的低质量铝矾土,材料的理化性能本身欠佳,产品质量难以达到标准要求实际应用中工作寿命偏低。再者,生产厂家将制造筒体砖的材料用于扩大口砖的制作,材料相互混用,产品质量偏低。
当立窑采用复合矿化剂时,显著地降低了熟料的液相生成温度及粘度,延长了烧成带、扩宽了烧成范围,熟料与砖体界面接触部位呈化学侵蚀状态,并伴有钙长石矿物(CaS2)形成,高温下侵蚀速率增大,砖体界面结构在熟料侵蚀和热负荷冲击下变为疏松,同时又因机械磨损和热化学融蚀共同作用,加速了材料的损坏,使立窑的有效内径(Di)变大,砖体表面粗糙,窑内边壁通风不良,断面风速降低,形成恶性循环这就是砖体损坏后期立窑煅烧操作不顺畅、易粘边、架拱的主要原因。
磷酸盐耐火砖工作寿命还与材料中Al2O3含量和磷酸本身的质量、加入量及困料时间(即物料化学反应程度),成型压力(许多厂采用吨以下压力机成型,砖体的机械强度偏低,体积密度小),焙烧温度及时间、贮存、运输方式等有关。需要指出的是:磷酸盐材料由于其特殊的物理及化学性质,在贮存和运输过程中不能受潮或淋雨。否则,会显著地降低材料的结构强度而破坏其化学性能,缩短其工作寿命。
从磷酸盐材料的使用时间分析:除上述因素外,砖的生产时间与其寿命密切相关。当采用同种配方和制成工艺时,夏季生产的磷酸盐耐火砖工作寿命稍长而冬季生产的砖寿命稍短(一般为2～3个月)。究其原因:主要是成型前的困料反应温度和时间。夏季气温高,化学反应时间短而充分,困料质量好。而冬季都难以有此便利条件。
所以,冬季制磷酸盐耐火砖时,必须加强困料过程中的保温隔热措施,确保困料质量。
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