罐式煅燒爐中，內(nèi)襯耐火材料選擇硅磚，正常情況下，硅磚有6～8年的使用壽命，但為使硫有效脫除，保證石油焦質(zhì)量，必須要提高煅燒溫度，由此就會產(chǎn)生損毀侵蝕，大幅度縮短其使用壽命。
1：影響石油焦罐式煅燒爐壽命的主要因素
從石油焦罐式煅燒爐設(shè)計情況看，預(yù)期設(shè)計使用壽命一般較長，但受其技術(shù)狀況、操作維護、砌筑質(zhì)量等影響，投入使用后使用期限有明顯縮短情況。具體剖析煅燒爐壽命的影響因素，主要表現(xiàn)為：①硅磚質(zhì)量，如大部分硅磚生產(chǎn)由小廠家負責，因技術(shù)能力有限，使硅磚質(zhì)量難以滿足煅燒爐使用要求；②砌爐質(zhì)量，受硅磚外形、尺寸等偏差影響，砌爐可能存在泥漿未填充飽滿，存在磚縫過大情況，影響砌爐質(zhì)量；③烘爐質(zhì)量，如爐體在密封上嚴實不足，當投入使用后溫度過高時，可能造成火道墻被燒壞；④投入使用操作問題，如延遲焦在揮發(fā)分過量下，出現(xiàn)罐壁燒溜情況，加之使用后未做好維護管理工作，如結(jié)焦棚料未合理處理，造成罐體受損。
2：石油焦罐式煅燒爐硅磚應(yīng)用及硅磚侵蝕原因分析
①硅磚結(jié)焦分析：結(jié)焦問題的存在多見于火道損毀、爐壁損毀，原因歸結(jié)于石油焦揮發(fā)分、灰分等，以其中灰分為例，有許多金屬氧化物如Na2O、K2O、AL203。等成分存在其中，高溫狀態(tài)下將同硅磚SiO：發(fā)生反應(yīng)，有低熔點物產(chǎn)生，其將導致硅磚表面有熔融狀態(tài)。而對于揮發(fā)分，當石油焦中有過量揮發(fā)分時，由于料罐上有過多揮發(fā)分蒸汽滯留，此時將使溫度下降，且蒸汽以液體形式于罐壁處附著，有結(jié)焦產(chǎn)生②硅磚燒熔分析：煅燒爐運行中，易出現(xiàn)爐溫變化明顯問題，若因爐溫未合理控制，便會提高爐體局部溫度，造成燒熔損壞。同時，在耐火材料、石油焦雜質(zhì)反應(yīng)下，也可能引起燒熔損毀，原因在于當溫度環(huán)境超出1300℃后，石油焦中金屬氧化物Na2O、K2O、AL203。成分將同硅磚反應(yīng)，有低熔物產(chǎn)生，此時便帶來燒損問題。另外，煅燒過程中，盡管水分、揮發(fā)分被排除，但存在硫含量殘留情況，其也可能成為燒熔損毀的誘因，原因在于硅磚在硫作用下可能被侵蝕，硫含量越高，硅磚所受侵蝕作用越明顯。
3：受侵蝕硅磚的研究分析
在進行侵蝕硅磚分析時，選擇已經(jīng)使用2年的煅燒爐，將硅磚制成光片，以具體侵蝕情況為依據(jù)，分為兩層，一為侵蝕層，一為變質(zhì)層，之后通過模擬侵蝕實驗，分析這兩層的化學組成、物相組成、顯微結(jié)構(gòu)等。①用后硅磚物相及化學分析：由XRD圖譜可知，在侵蝕層與變質(zhì)層中，磷石英、鈣霞石、鈣長石均為其主要的物相，并未明顯的形成新的物相。化學分析時，試樣除侵蝕層、變質(zhì)層外，還分析了原硅磚層，分析結(jié)果顯示，侵蝕層、變質(zhì)層的AL203、CaO、Fe203含量均明顯的高于原硅磚層，而SiO：則明顯低于原硅磚層，剩余其他的化學組成部分3個試樣間基本相同，并無明顯的差異。此外，原硅磚層中并不含有S。但侵蝕層與變質(zhì)層中含有少量的S。利用顯微鏡觀察用后硅磚的顯微結(jié)構(gòu)，并將觀察結(jié)果打印成照片，觀察照片發(fā)現(xiàn)，液相生成出現(xiàn)在轉(zhuǎn)體表面上部分位置，經(jīng)EDS分析后，SiO。是主要的液相成分，將該區(qū)域進一步放大后，白色點狀物質(zhì)清晰可見，再次進行EDS分析，推測白色點狀物質(zhì)可能為FeS，這說明試樣內(nèi)部滲透進了硫元素。另外，變質(zhì)層明顯增多了孔洞，給予其放大處理，發(fā)現(xiàn)微小氣孔、絨毛狀物質(zhì)大量的存在于基質(zhì)中。②不同石油焦溫度模擬試驗結(jié)果：模擬侵蝕實驗進行時，溫度分別設(shè)置為1200℃、1500℃、1600℃，完成后拍攝表面的照片。結(jié)果顯示：侵蝕溫度為1200℃時，表面顏色發(fā)黑，此外，其他變化并不明顯；提高到1500℃后，表面凸顯出硅石骨料，而且光滑的熔融層包裹在骨料表面；達到1600℃后，表面更加明顯的凸顯硅石骨料，消除骨料原有的棱角，且更為明顯的體現(xiàn)出熔融層。隨后，將不同溫度下試樣質(zhì)量變化率與直徑變化率計算出來，繪制成曲線，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，逐漸的明顯的減小質(zhì)量變化率與直徑變化率。③用后硅膠損毀機制分析：為對用后硅磚損毀機制做出明確，熱力學模擬不同溫度下侵蝕后的試樣物相。熱力學模擬過程中，起始原料SiO2100g、CaF2 0.86g、Fe203 0.5g、AL203 0.13g、CaO 8.5g，假設(shè)石油焦由兩部分組成，一部分為硅磚，另一部分為s，兩者分別為99％、1％。熱力學模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)。侵蝕溫度越高，會使越多的液相量產(chǎn)生，這些液相可能造成骨料顆粒溶蝕的加劇。導致硅磚壽命降低。
4：提高石油焦罐式煅燒爐使用壽命的措施
針對上述分析，可從以下幾個方面做出改進，以提升罐式煅燒爐的硅膠使用壽命：①選擇優(yōu)質(zhì)硅石原料，我國硅石資源十分豐富，其中的石英巖是比較適合的耐火材料，包含兩種，一種為結(jié)晶硅石，具有較高的純度、較大的生料致密度與石英結(jié)晶顆粒，加熱時會以較慢的速度轉(zhuǎn)變；另一種為膠結(jié)硅石，相對具有較低的純度，加熱時可較快的轉(zhuǎn)化。因此，可以實際情況適當選擇。②選用特質(zhì)的復合礦化劑，礦化劑適量加入硅磚生產(chǎn)過程后，可使磷石英與方石英在石英饒燃燒時轉(zhuǎn)化而來，現(xiàn)階段，石灰與鐵磷為主要使用的礦化劑，但石油焦中含有硫，因此，可用MnO2代替部分石灰，提升礦化劑的應(yīng)用效果。
5：結(jié)論
石油焦罐式煅燒爐使用過程中，硅磚主要的損毀方式為結(jié)焦與燒熔，與多種因素密切相關(guān)，實際生產(chǎn)時，應(yīng)針對上述損毀侵蝕機制，選擇適當?shù)姆椒ǎ瑥亩岣呤徒构奘届褵隣t的使用壽命