水泥回转窑用(yòng)耐火材料

工信部2013年9月1日颁布实施的JC/T 2196－《水泥回转窑用(yòng)耐火材料使用(yòng)规程》（以下简称《规程》）是部指导、规范水泥窑用(yòng)耐火材料应用(yòng)的建材行业技术标准。《规程》的颁布实施结束了多(duō)年来我國(guó)水泥窑用(yòng)耐火材料的使用(yòng)没有(yǒu)法规性指导文(wén)件的状况。标准结合目前行业现状并参照國(guó)外水平，是在汇集我國(guó)水泥窑用(yòng)耐火材料几十年的科(kē)研、设计成果和使用(yòng)维护经验的基础上编制而成的，对现阶段我國(guó)水泥窑用(yòng)耐火材料的设计、优化选材配套、节能(néng)环保、施工及使用(yòng)维护具有(yǒu)指导性。

本文(wén)就水泥预分(fēn)解窑技术进展和窑用(yòng)耐火材料总體(tǐ)发展情况、标准编制特点、创新(xīn)性、重要性、标准的实施对水泥和耐火材料生产企业产生的影响进行阐述，并展望水泥窑用(yòng)耐火材料的未来发展。

1 水泥窑用(yòng)耐火材料技术总體(tǐ)发展情况

水泥窑用(yòng)耐火材料是水泥熟料煅烧配套的关键材料，其技术进展是随水泥工业的技术发展而发展的。

世纪水泥工业有(yǒu)两次重大的技术突破，次是传统回转窑在上世纪初得到全面推广，第二次是预分(fēn)解技术的出现，大大提高了水泥窑的热效率和单机生产能(néng)力，促进了水泥工业向大型化、现代化的发展，而与水泥工业配套的耐火材料，也反映出此发展趋势。简略地说，上世纪初至50年代是以黏土、高铝质耐火材料来满足以湿法窑為(wèi)主的传统回转窑的生产和发展。50年代以后，上述材料的性能(néng)进一步完善和提高，出现了镁质、特种高铝质以及各种成分(fēn)的耐火浇注料来适应悬浮预热、预分(fēn)解窑技术的发展，并随预分(fēn)解窑技术的进步而提高。进入21世纪，随着水泥生产规模进一步扩大，以及工业废物(wù)作水泥生产的代用(yòng)原燃料的数量逐年增加，促进了抗热、热化學(xué)、热机械侵蚀的高性能(néng)镁质和高铝质耐火材料技术的发展，此外，随着环保条令逐年严格，均对耐火材料提出新(xīn)的技术要求，目前这一趋势仍在进行中。

2 预分(fēn)解窑技术进展对耐火材料的影响和技术需求

2.1 预分(fēn)解窑技术进展情况

上世纪70年代出现的预分(fēn)解窑对耐火材料提出了一些新(xīn)的技术要求。80年代以来，预分(fēn)解窑生产技术不断发展和完善，生产规模逐年增大，目前新(xīn)建的生产線(xiàn)生产能(néng)力主要為(wèi)4000～7000 t/d熟料，大型生产線(xiàn)為(wèi)10 000～1 2000 t/d熟料。系统内的预热器、分(fēn)解炉系统性能(néng)不断完善和提高。回转窑長(cháng)径比逐年下降，二支承窑大量出现，单位容积产量逐年上升。率的篦冷机逐步取代厚料层篦冷机，又(yòu)被效率更高的无漏料纵向运行冷却机取代。冲量和动量更大的多(duō)风道燃烧器火焰集中，烟气温度更高，可(kě)适用(yòng)于烧质次的燃煤和工业废燃料。由上述装备组成的烧成系统热耗，20世纪70年代一般為(wèi)4.18×(800～850)kJ/kg熟料，筒體(tǐ)散热损失為(wèi)4.18×90 kJ/kg熟料，窑运转率约85%，至目前热耗低于4.18×700 kJ/kg熟料、筒體(tǐ)散热损失低于4.18×60 kJ/kg熟料，窑运转率提高至92%以上。在若干年内，可(kě)能(néng)达到4.18×(650～熟料，窑體(tǐ)散热低于4.18×45 kJ/kg熟料，窑运转率提高至95%以上。

近年来，生态化水泥生产技术的进展在预分(fēn)解窑上尤為(wèi)突出，不同行业的工业废物(wù)大量地作用(yòng)水泥原燃料，低品位燃料也大量应用(yòng)，一些有(yǒu)害元素和重金属元素也随之带入系统内。此外，水泥生产过程中，NOx、SO2等有(yǒu)害气體(tǐ)及粉尘排放的控制，以及六价铬造成水污染的限制，都对耐火材料提出了技术需求。

2.2 预分(fēn)解窑技术进展对耐火材料技术的需求

2.2.1 不动设备衬料

（1）与早期的系统相比，窑尾废气温度提高100～150 ℃以上，碱、硫、氯等结皮阻塞的现象和部位均有(yǒu)所增加。采用(yòng)工业废燃料和低品位燃煤后，有(yǒu)害物(wù)进一步增加，结皮阻塞现象进一步加剧。不动设备的衬料，不仅考虑抗碱、氯、硫等有(yǒu)害物(wù)的侵蚀及防结皮措施，还应考虑与衬料带来配套的金属锚钉和锚固件以及金属筒體(tǐ)承受高温和抗碱、硫、氯侵蚀的工况条件，尽量减轻金属件的损坏。

（2）系统热耗逐年下降，燃料燃烧所需的二次空气量相应减少，再加上冷却机热效率的提高，入窑的二次空气温度进一步增加，以及多(duō)风道燃烧器的使用(yòng)，使燃烧器前端、窑门罩、篦冷机进料口部位的温度有(yǒu)较大提高，上述部位衬料不仅承受较高温度的熟料、烟气和气流温度的热应力，还要承受熔體(tǐ)（液相）熟料和粉尘熟料的侵蚀，更為(wèi)严重的是遭受表面带熔體(tǐ)（液相）的高温熟料的“雪(xuě)人”的侵蚀。

（3）燃料价格上涨，一些以往不能(néng)在水泥工业应用(yòng)的燃煤，因技术进步，现已在分(fēn)解炉内大量应用(yòng)。如低挥发分(fēn)燃煤燃点温度高，且颗粒细，再加上三风道燃烧器的使用(yòng)，易在分(fēn)解炉内造成局部高温，这对分(fēn)解炉的工作层和隔热层材料的使用(yòng)温度和隔热性能(néng)提出更高的技术要求。

（4）窑的产量持续增加，预热器的规格和级数均在增加，预热器塔架所承受的金属筒體(tǐ)和衬料的负荷相应增大，减轻衬料重量对降低负荷及土建投资意义重大。其措施是在保持衬料性能(néng)的前提下，降低衬料容重；另一措施是，适当提高隔热层性能(néng)和厚度，减少工作层衬料厚度，这对衬砖的机械性能(néng)提出更高的要求。

（5）随着熟料质量要求的提高，煅烧温度相应提高，生料的配料率值相应增加，熟料在煅烧过程中飞砂料相应增加，这对三次风管、窑门、篦冷机内与熟料接触部位的衬體(tǐ)的磨蚀及衬體(tǐ)结构提出了更高的要求。

（6）為(wèi)减少NOx排放量，分(fēn)解炉内推行分(fēn)级燃烧技术，即燃料在局部还原气氛内燃烧，衬料内易受还原气氛影响还原成二价铁，砖内的铁含量有(yǒu)所限制。

（7）為(wèi)防止含碱、硫化合物(wù)透过衬料缝隙，腐蚀金属筒體(tǐ)和托砖板、锚钉等部件，设置密闭性衬體(tǐ)，严格控制砖缝，对衬砖的外观尺寸和衬體(tǐ)施工要2.2.1 回转窑衬體(tǐ)

（1）窑产量增加，窑径加大，窑内烧成带衬砖所承受的单位热负荷随产量增加而增大，也易增大筒體(tǐ)椭圆度变化对衬砖所承受的热机械应力。

（2）窑速进一步增大，目前设计转速高达330 r/h，运转中易使火砖滑动，产生挤压损坏。此外，窑速增加，增大窑口部位衬砖所承受的向下推力，易造成损坏。这对窑内火砖的强度、精度和施工质量提高了要求。

（3）為(wèi)进一步降低水泥中熟料掺加量和增加混凝土强度，熟料质量要求越来越高。熟料中的石灰石饱和系数KH、硅酸率SM进一步增加，熟料的煅烧温度进一步增加。窑料中的熔體(tǐ)量、熔體(tǐ)表面张力、熔體(tǐ)粘度均发生变化，对窑皮的性能(néng)也有(yǒu)影响。上述情况对窑内烧成带和上下过渡带使用(yòng)的耐火砖以及窑口、窑门罩、回转窑内其他(tā)高温部位的衬砖提出更高的温度要求，也对衬砖的高温强度和抗机械应力，以及粘挂窑皮的性能(néng)提出了要求。

（4）由于技术进步，一些生产厂家放弃長(cháng)期使用(yòng)的20%～30%挥发分(fēn)的燃煤，改用(yòng)挥发分(fēn)低于的无烟煤。此类煤粉颗粒细，且燃点高，火焰集中，对轮带附近烧成带耐火砖的抗机械应力提出更高的需求。由于燃煤的挥发分(fēn)低，没有(yǒu)完全燃烧的煤粉在燃烧的过程中，沉积在没有(yǒu)窑皮的砖面上，造成耐火砖碳剥落。此外，含硫较高的燃煤在还原气氛下，由二氧化硫和氧化钙结合的硫酸钙分(fēn)解，重新(xīn)生成二氧化硫，在回转窑后部分(fēn)解带易与窑料一起结厚窑皮、结圈、结大颗粒熟料，并对该部位窑衬和金属筒體(tǐ)造成化學(xué)侵蚀，相应对耐火衬料和金属材料提出抗化學(xué)侵蚀要求。

（5）工业废物(wù)作原燃料的影响。上世纪年代初，工业发达开始在水泥窑上煅烧工业废物(wù)，90年代起，逐步加大工业废物(wù)、市政垃圾作水泥原燃料的应用(yòng)，目前个别原料代用(yòng)超过260 kg/t水泥，代用(yòng)燃料达到煅烧熟料热值的，这一趋势仍在扩大。看到工业废物(wù)作原燃料对生产控制和熟料质量带来的影响。工业废物(wù)等作原燃料的品种多(duō)，数量少，成分(fēn)难于均匀且含水量高，入窑的原燃料成分(fēn)波动大，硫、氯、碱等有(yǒu)害物(wù)成分(fēn)及数量多(duō)，致使生料的率值、生料易烧性、熔體(tǐ)量、熔體(tǐ)粘度等频繁变化，在生产操作时，需经常调整操作参数，以保证熟料质量稳定，但事实上很(hěn)难做到，其结果是：原燃料成分(fēn)波动，熟料质量难于稳定，易造成衬砖受热、热化學(xué)、热机械应力损坏；生产中易出现不完全燃烧，增加了硫、氯、碱等有(yǒu)害元素化合物(wù)的循环，易出现窑尾后结圈、長(cháng)厚窑皮及预热器系统结皮堵塞，此工况易对耐火砖造成化學(xué)侵蚀；熔體(tǐ)量、熔體(tǐ)粘度的频繁变化，易使烧成带窑皮厚薄变化及坍落，耐火砖和窑筒體(tǐ)受热不均易损坏；代用(yòng)燃料性能(néng)不一，其火焰的位置也不一致，相应增加了烧成带長(cháng)度的变化和不稳定，增加了碱性砖的長(cháng)度，此外还易造成筒體(tǐ)变形对衬砖的机械应力损坏。

上述情况对烧成系统内耐火砖和金属部件产生严重的损坏，提高性能(néng)才能(néng)满足生产需求。

近年来一些耐火材料的性能(néng)，如耐火度、抗热震、抗硫碱侵蚀及抗机械应力均有(yǒu)较大提高。

（6）废热发電(diàn)的影响。近年来，预热器、冷却机废气用(yòng)于发電(diàn)，但一些生产線(xiàn)抽取过多(duō)的高温热风，易使窑内烟气呈还原气氛，增加硫碱循环；造成窑尾结皮堵塞和产生粉尘熟料，降低窑的运转率。上述情况相应增加窑衬和筒體(tǐ)热化學(xué)侵蚀。故对窑内耐火砖的氧化铁含量及抗碱硫侵蚀和粉尘磨蚀均提出技术要求。

（7）六价铬的影响。水泥窑内大量使用(yòng)三价的镁铬砖，在窑内含碱的窑气使用(yòng)后还原成极易溶于水且对人體(tǐ)十分(fēn)有(yǒu)害的六价铬。工业化在上世纪90年代起就制定保护水源的限制值，规定饮用(yòng)水限制值為(wèi)0.05 mg Cr6+/l，河流為(wèi)0.30 mg Cr6+/l，污水為(wèi)0.50 mg Cr6+/l。同时规定了要对水泥窑使用(yòng)后的镁铬残砖和水泥厂排水及水泥产品含铬量进行全面监控。上述限制迫使工业化停止在水泥窑上使用(yòng)含铬的耐火衬料。进入21世纪，又(yòu)制定了限制水泥中含Cr6+的限制值，明确禁止使用(yòng)和销售水溶液Cr6+含量超过2 ppm的水泥，并制定了测试方法。

上述要求进一步限止了镁铬砖使用(yòng)，开发适于挂窑皮的新(xīn)品种的无铬耐火砖。

（8）NOx排放的影响。水泥生产减少NOx排放措施主要有(yǒu)：窑主燃烧器呈现局部还原气氛，以减少NOx的分(fēn)解炉燃烧器在还原烟气中分(fēn)级煅烧，或使用(yòng)喷氨减少NOx排放。窑和分(fēn)解炉内局部还原气氛相应促使耐火砖内Fe2O3在CO作用(yòng)下生成、FeO、Fe3C、Fe和CO2，體(tǐ)积膨胀致使耐火砖體(tǐ)损坏，对特种高铝砖、碱性砖内的Fe2O3含量提出控制要求，一般≤1.0%。

3 《水泥回转窑耐火材料使用(yòng)规程》的制定及特点、创新(xīn)性和重要性

上世纪90年代中期起，我國(guó)预分(fēn)解窑水泥生产技术得以全面发展。至2011年起，生产線(xiàn)已增加至1 500多(duō)条以上，水泥产量达18.66亿t，水泥窑的规格从单窑平均产能(néng)提升至80万t，单窑规格上升至12 000 t/d熟料。2011年我國(guó)预分(fēn)解窑数量和产量是全世界多(duō)的，占总量50％以上。平均熟料热耗也是世界的，為(wèi)112 kg标煤。近年来，用(yòng)工业废物(wù)及低品位矿石作原料的数量增加，低热值、低挥发分(fēn)、高含硫、高内水的燃煤大量应用(yòng)。

工业废物(wù)、城市垃圾、污泥作代用(yòng)燃料开始应用(yòng)，有(yǒu)害物(wù)排放限制值逐步严格。上述变化促使耐火材料在水泥生产过程中，所承受的热、热化學(xué)、热机械应力大幅增高，从而对其性能(néng)提出新(xīn)的要求。而原有(yǒu)的“水泥回转窑用(yòng)耐火材料使用(yòng)规程”（试行）已不能(néng)满足需求，结合生产实际，制定水泥回转窑耐火材料使用(yòng)规程标准，才能(néng)满足水泥预分(fēn)解窑和耐火材料技术的发展。《水泥回转窑用(yòng)耐火材料使用(yòng)规程》制定和推广应用(yòng)目的在于优化耐火材料质量，全面延長(cháng)使用(yòng)寿命，降低生产成本，提高设计、施工技术和生产管理(lǐ)水平，提高熟料产量、质量，降低能(néng)源和耐火材料的消耗量，提高水泥生产的经济效益。為(wèi)此，经工信部批准立项，有(yǒu)关人员和部门组织耐火材料行业的一線(xiàn)和企业编制制订《水泥回转窑用(yòng)耐火材料使用(yòng)规程》。

《规程》由國(guó)内長(cháng)期进行预分(fēn)解窑耐火材料产品研究、生产制造、设计、施工和水泥生产企业具有(yǒu)实践经验的有(yǒu)关技术人员编制，代表面广，编制内容切合实际，操作性强，同时结合國(guó)内外水泥预分(fēn)解窑技术进展和逐步严格的环保条令提出耐火材料的发展趋势，具有(yǒu)一定的性和前瞻性，有(yǒu)利于耐火材料和水泥工业的发展，也有(yǒu)利于行业的经济效益，必然得到广泛的支持和推广应用(yòng)。

3.1 《规程》的特点

十二五期间，我國(guó)水泥产量将突破20亿t，人均年消费超过1 700 kg以上，产能(néng)过剩必将淘汰传统立窑和小(xiǎo)型技术落后的预分(fēn)解窑，大型预分(fēn)解窑数量在國(guó)内不可(kě)能(néng)大量增加，一些生产線(xiàn)只有(yǒu)进一步提高、优化技术才能(néng)得以生存和发展。而國(guó)外人均年消费约300 kg，一些发展中需要新(xīn)建水泥生产線(xiàn)，我國(guó)的水泥预分(fēn)解窑技术面向國(guó)外，才能(néng)更好发展，但需面对发达的技术和价格等因素的竞争，更多(duō)的是节能(néng)环保带来的新(xīn)的挑战。

这意味着，水泥工业面临新(xīn)的发展机遇，相应带来水泥窑用(yòng)耐火材料技术的发展。

《规程》全面总结半个世纪以来國(guó)内外预分(fēn)解窑技术进展及其对水泥窑用(yòng)耐火材料的技术需求和发展状况，明确水泥窑用(yòng)耐火材料使用(yòng)性能(néng)的提高是从产品开发到生产操作控制整个环链的技术提高為(wèi)保证。在总结的基础上，将上述环链各个环节國(guó)内单位的科(kē)研、产品性能(néng)、衬里结构设计、施工及生产操作控制经验及关键数据予以介绍。并作参照标准，有(yǒu)利于同行进行比较，提高后进单位的耐火材料使用(yòng)性能(néng)，促进行业的健康发展。

《规程》明确满足节能(néng)环保、循环经济的衬里设计及烧成系统用(yòng)耐火材料整體(tǐ)配置，以及施工和使用(yòng)、维护。明确水泥生产技术进展促进耐火材料技术进展，十分(fēn)有(yǒu)利于水泥工业“十二五”规划的科(kē)技创新(xīn)目标和耐火材料技术进步目标的实现，起到引领水泥窑用(yòng)耐火材料行业健康发展的作用(yòng)，也為(wèi)我國(guó)水泥工业引领世界水泥工业作出有(yǒu)力的技术支撑。

3.2 《规程》的创新(xīn)性

《水泥回转窑用(yòng)耐火材料使用(yòng)规程》汇集了我國(guó)预分(fēn)解窑水泥技术发展过程中，不同时期科(kē)研、设计、施工、生产集成创新(xīn)且仍在应用(yòng)发展的成果；提出水泥窑用(yòng)耐火材料技术是随水泥熟料煅烧工艺技术进展而发展的，明确未来水泥工业在节能(néng)减排、工业废弃物(wù)利用(yòng)对耐火材料性能(néng)的需求，為(wèi)水泥耐火材料技术进步指明途径；明确水泥烧成系统耐火材料的选用(yòng)标准从产品使用(yòng)质量和使用(yòng)周期发展為(wèi)以节能(néng)、环保及水泥窑协同处置废弃物(wù)等全面系统的分(fēn)析评价作為(wèi)选用(yòng)标准；《规程》所推荐的耐火、隔热材料产品均是我國(guó)预分(fēn)解窑水泥技术发展过程中，國(guó)内科(kē)研、耐火企业研发创新(xīn)的产品，通过进一步技术优化、完善和集成创新(xīn)并在國(guó)内外5 000～12 000 t/d级大型预分(fēn)解窑使用(yòng)且得到验证的技术的产品，其系统和完善性强；明确衬里是由耐火材料及相匹配的金属部件所组成，统一考虑所承受的应力，分(fēn)析衬里损坏机理(lǐ)，提出优化措施，减少金属部件损坏对耐火材料的影响，有(yǒu)利于延長(cháng)烧成系统整體(tǐ)装备的使用(yòng)寿命；明确水泥窑用(yòng)耐火材料砖型与國(guó)际统一，简化砖型数量。衬里采用(yòng)金属壳體(tǐ)内耐火砖、不定型耐火材料、隔热板及金属部件组成的混合衬里设计，具有(yǒu)衬里重量轻、密闭性能(néng)好、漏风量少、耐火砖型号数量少、筒體(tǐ)散热损失低等优点，可(kě)供其他(tā)工业借鉴；确定的水泥回转窑主要部位耐火材料使用(yòng)正常周期是在现有(yǒu)生产線(xiàn)应用(yòng)基础上系统分(fēn)析后制定，既实用(yòng)且，可(kě)操作性强。

3.3 《规程》的重要性

水泥窑用(yòng)耐火材料使用(yòng)好坏，直接影响水泥窑的产量、运转率及熟料质量。《规程》全面总结半个世纪以来，國(guó)内外预热器、预分(fēn)解窑发展过程中的技术进展、对耐火材料技术发展的需求及其发展过程。明确耐火材料使用(yòng)性能(néng)的提高是从产品开发到生产操作控制整个环链的提高；总结现有(yǒu)耐火材料科(kē)研开发、产品性能(néng)、衬里结构设计、工程施工、烘干升温、生产操作运行控制的整个程序，并以國(guó)内单位的技术作為(wèi)规程制定依据，必将為(wèi)提高國(guó)内现有(yǒu)水泥熟料产量和质量、降低热耗作出有(yǒu)力的技术支撑，对环保、淘汰落后产能(néng)和结构调整均作出贡献。明确水泥回转窑砖型与國(guó)际一致，随着产品性能(néng)的提高，有(yǒu)利于中國(guó)水泥生产装备大幅进军海外市场和中國(guó)耐火材料产品大幅向海外市场的出口，有(yǒu)利于耐火材料产品技术的发展，為(wèi)我國(guó)水泥工业全面达到世界水平并在工艺和技术装备等重要方面实现引领和超越，形成技术、中國(guó)制造、國(guó)际的中國(guó)水泥制造技术。

《规程》的实施，有(yǒu)利于我國(guó)建材工业《十二五》规划中新(xīn)一代预分(fēn)解水泥工艺技术和水泥窑协同处置成套技术与装备的标志(zhì)性指标所需耐火材料的技术发展和提高，有(yǒu)力地支撑建材工业《十二五》规划的实现。

4 我國(guó)水泥窑用(yòng)耐火材料优化发展的方向

耐火材料是保证熟料煅烧的重要原材料，上世纪80年代，我國(guó)水泥工业以立窑、湿法窑為(wèi)主，与之相配的是黏土、高铝砖。80年代中期，冀东、宁國(guó)等6条3 000 t/d级以上规模预分(fēn)解窑引进时，整条生产線(xiàn)所需的耐火材料及备品全套引进，配套进口近3万t各种耐火材料。通过创新(xīn)和集成创新(xīn)，至本世纪初，我國(guó)形成了预分(fēn)解窑所需的耐碱砖、耐碱浇注料系列产品、刚玉质和高铝质低水泥耐火浇注料产品、硅酸钙板等隔热材料产品、部份碱性砖系列产品。上述产品在21世纪以来的预分(fēn)解窑生产的大发展中得到进一步优化提高，与此同时，还开发出一些新(xīn)的品种来满足生产发展的需求。目前，碱性砖可(kě)以满足6 000 t/d级及其以下规模生产線(xiàn)的需求，高铝质、黏土质的材料和耐火浇注料以及隔热衬料完全满足12 000 t/d级及其以下规模生产線(xiàn)的需求，有(yǒu)些还出口到國(guó)外。在此期间，耐火衬料的设计由初期的全套引进、生产实践及优化提高，逐步转為(wèi)自行设计，已完承担不同规模的全套预分(fēn)解窑生产線(xiàn)的图纸设计，此外，通过上千条生产線(xiàn)的现场施工，施工技术和生产应用(yòng)在实践过程中全面提高，目前不仅承担國(guó)内不同规模的预分(fēn)解窑耐火衬料施工图的设计、施工，还随工艺装备的大量出口至國(guó)外，可(kě)以说设计、施工和生产应用(yòng)已能(néng)完全胜任发展的需求。

改革开放的30余年来，我國(guó)工业迅速发展，钢铁和水泥的产量均居世界前列，耐火材料的生产能(néng)力、生产量和消耗量也稳居世界前位。我國(guó)耐火材料工业和水泥工业一样也从“大而不强”，逐步转入“又(yòu)大又(yòu)强”的过程中。进入21世纪，随着水泥预分(fēn)解窑生产技术和产能(néng)在我國(guó)快速增長(cháng)，与之配套的耐火材料工业在我國(guó)迅速发展，质量和产能(néng)不断提高，近年来常规燃料煅烧的6 000 t/d级及以下规模回转窑内衬，实施國(guó)产化配置，一些产品的技术性能(néng)己接近國(guó)际水平，相当数量出口至國(guó)外。从总體(tǐ)来看，和國(guó)外产品相比，技术仍存在差距，目前6 000 t/d以上规模生产線(xiàn)烧成带、过渡带上用(yòng)的碱性砖，回转窑分(fēn)解带、窑门罩、篦冷机进料口部位的特种高铝质耐火砖，以及硅酸钙板、耐碱系列等产品性能(néng)均有(yǒu)待进一步提高。此外，适用(yòng)于工业废物(wù)作原燃料所产生的高热化學(xué)应力和抗筒體(tǐ)形变所产生的高热机械应力的回转窑内高温部位耐火材料还有(yǒu)待开发。

5 《规程》实施近期对水泥生产及耐火企业产生的影响

5.1 水泥生产企业

水泥生产过程中，一般统计与耐火材料应用(yòng)有(yǒu)关的数据為(wèi)单位熟料生产消耗的砖耗和窑的运转率及耐火砖使用(yòng)寿命。我國(guó)水泥行业有(yǒu)关部门未作汇总统计，很(hěn)难得出直接效果。世界的水泥公司发表的砖耗平均数据為(wèi)：回转窑消耗量占总量的74%，预热器、分(fēn)解炉、三次风管、窑门、冷却机、燃烧器等不动装备消耗的占26%。回转窑耐火砖损坏的主要原因為(wèi)：48%為(wèi)正常损耗，用(yòng)户不正常工艺操作损耗约27%，筒體(tǐ)变形造成的机械损坏占12%，不正确的材质选择约7%，安装不当约5%，而1%為(wèi)产品质量事故。此外，从一些期刊发表的文(wén)章来看，少数厂的筒體(tǐ)运转低于15年即报废更换，而國(guó)外一般在30年以上。《规程》详细介绍了國(guó)内的水泥窑用(yòng)耐火材料施工单位的施工管理(lǐ)经验及细则，只要企业认真按标准要求执行，聘用(yòng)的施工单位结合工厂原燃料特性和生产工况，合理(lǐ)地配置耐火材料，做好安装工作，则不正确的材质选择、安装不当在短时期内从13%降至5%以内。此外，《规程》介绍了國(guó)内的水泥公司在水泥生产过程中对耐火材料的使用(yòng)操作、水泥厂家结合企业使用(yòng)的原燃料和生产使用(yòng)装备情况，以及制定合理(lǐ)的耐火材料使用(yòng)方案。在生产过程中，尽量做好原材料均匀，操作控制完善，减少不必要的停窑，在3～5年内工艺操作不当和筒體(tǐ)变形造成的耐火砖损坏之和从37%可(kě)能(néng)降至20%以内。也就是说短期内耐火砖的使用(yòng)寿命可(kě)以增加，在3～5年内则可(kě)增加10%～15%。《规程》的实施及具體(tǐ)措施，必将进一步引起水泥和耐火企业的重视，将有(yǒu)利于降低耐火砖砖耗，提高窑的运转率产量和熟料质量，降低熟料生产热耗，提高生产企业的效益。

5.2 耐火材料企业

《规程》明确水泥窑用(yòng)耐火材料性能(néng)的技术进展满足水泥窑生产的需求，耐火材料的生产数量与水泥产量密切关联。未来工业废物(wù)作水泥代用(yòng)原燃料的数量逐年增加，环保条令逐年严格，水泥窑用(yòng)耐火材料进一步提高抗化學(xué)侵蚀和抗机械应力，才能(néng)满足國(guó)内外水泥市场的需求，此外一些不符合环保的产品必将被淘汰。《规程》加速这一发展趋势，促使耐火材料企业认真思考并采取对策。

長(cháng)时期以来，國(guó)内耐火材料所生产的产品均有(yǒu)基本的物(wù)理(lǐ)、化學(xué)性能(néng)参数。这些参数是满足耐火材料产品质量的依据，但在生产过程中很(hěn)难全面解决实际的生产问题，為(wèi)此國(guó)外的大型耐火企业结合自身的技术及装备条件及生产实际状况，增加了一些判断热、化學(xué)、机械应力的参数以提高砖的使用(yòng)周期。《规程》对耐火砖的物(wù)理(lǐ)、化學(xué)性能(néng)提出了较高的性能(néng)要求，技术落后的耐火企业难于生产此类产品，更谈不上判断热、热化學(xué)、机械应力的参数，在竞争过程中必然淘汰。《规程》将促进耐火材料工业的结构调整。

6 水泥窑用(yòng)耐火材料未来产能(néng)和技术的发展特性

6.1 产能(néng)需求

我國(guó)由于特殊的國(guó)情，可(kě)能(néng)出现國(guó)际水泥工业从未出现的人均水泥消耗量，2013年已达22.4亿水泥。至2012～2015年中的某一年度人均水泥年消费量和总产能(néng)仍存在增加的可(kě)能(néng)，直至出现拐点。

在此期间，预分(fēn)解窑用(yòng)耐火衬料所有(yǒu)的品种所需的数量将随水泥产能(néng)增加而增加，当出现拐点后，生产消耗所需的碱性砖、特种高铝砖、高铝质浇注料，仍有(yǒu)较高的需求量，但随产品性能(néng)的优化而有(yǒu)所下降。基建材料中的硅酸钙板，受一定影响，而纯基建产品的耐碱砖和耐碱浇注料则影响较大，势必大幅下降。

若我國(guó)水泥年产量估计為(wèi)24亿t，按年水泥中熟料掺加率60%估算，则年熟料生产量约14.4亿t；國(guó)际享有(yǒu)盛名的温斯顿咨询公司发表的研究报告称，2010年世界碱性砖平均消耗為(wèi)熟料；按此值计算，则我國(guó)水泥生产碱性砖年消耗约103.5万t。以后随着熟料产能(néng)下降而逐步下降。特种高铝砖和耐火浇注料年消耗总量稍低于碱性砖。

上述情况未考虑工业废弃物(wù)在我國(guó)水泥行业代用(yòng)燃料的速度。一般说来，工业废物(wù)含有(yǒu)有(yǒu)害元素化合物(wù)较多(duō)，使用(yòng)后碱性砖、特种高铝砖、高铝质浇注料的单位熟料耗用(yòng)量相应增大需求量。另一因素是海外市场新(xīn)建生产線(xiàn)需要的数量，随着市场占有(yǒu)量的增加，则所有(yǒu)品种耐火材料产品所需的数量也随之增多(duō)。此外，我國(guó)耐火材料产品质量的进一步提高，向海外供应的产品数量也相应增加。

6.2 技术需求

从技术角度来看，一些工艺、装备技术的进展将有(yǒu)利于降低耐火衬料的应力。均化技术的提高，减缓入窑生料、燃料的波动，降低衬砖所承受的极端热、化學(xué)应力的作用(yòng)。机械制造质量的提高、二支承窑、键槽轮带、新(xīn)结构挡砖圈的应用(yòng)，必将进一步降低衬砖所承受的机械应力。另一方面，技术进展又(yòu)增加了衬料承受的应力；热耗降低及产能(néng)增加相应增大烧成带单位面积热负荷，增加衬料所承受的热应力。工业废物(wù)大量用(yòng)作水泥熟料生产的原燃料，增加了入窑生料、燃料成分(fēn)的波动和碱、氯、硫等化合物(wù)及重金属的含量，增大了对衬料的热化學(xué)侵蚀。大型装备对衬體(tǐ)产生的机械应力相应增大。上述因素必然增大衬體(tǐ)所承受的热化學(xué)、热机械应力，带来新(xīn)的技术需求。上述情况表明，各装备衬體(tǐ)所承受的应力与工艺装备性能(néng)及原燃料性能(néng)有(yǒu)着直接的关系，生产消耗材料中的碱性砖、特种高铝砖、高铝质耐火浇注料以及隔热材料的技术需求如下介绍。

6.2.1 回转窑

回转窑内所需的产品主要有(yǒu)碱性砖、抗碱侵蚀高铝砖及高性能(néng)耐火浇注料。

（1）碱性砖。要进一步加速无铬化进程；优化各种产品的阻抗體(tǐ)和改性剂性能(néng)，改善孔隙直径、孔隙率及产品结构。在现有(yǒu)产品基础上提高耐火度，增强抗化學(xué)侵蚀、抗断裂韧性以及抗热震等性能(néng)。需发展如下性能(néng)的产品： 增强挂窑皮性能(néng)； 增强抗熟料熔體(tǐ)和重硫侵蚀能(néng)力； 增强抗还原气氛和碳侵蚀能(néng)力；增强抗重金属元素化合物(wù)侵蚀能(néng)力；降低导热系数；进一步降低产品价格，提高性价比。

在上述技术优化的前提下，碱性砖的使用(yòng)寿命将延長(cháng)至一年以上，在采用(yòng)键槽轮带的二支承窑、热工稳定的生产状况下，使用(yòng)寿命可(kě)能(néng)延長(cháng)至二年以上，砖耗下降至0.3 kg/t熟料以下。

（2）特种高铝砖。进一步优化产品性能(néng)，继续提高耐火度、抗重碱硫盐的侵蚀，降低导热系数，增强抗断裂韧性及抗热震、耐磨蚀等性能(néng)。在上述技术优化的前提下，尽可(kě)能(néng)向窑内高温部位延伸以取代碱性砖，使用(yòng)寿命有(yǒu)较大延長(cháng)。

（3）燃烧器、窑口高强耐火浇注料。优化产品性能(néng)，做好金属锚固件的设计，提高耐火度，增强抗重碱硫化合应力及热机械应力的能(néng)力，延長(cháng)使用(yòng)周期。

6.2.2 不动装备

不动装备工作层所需产品主要有(yǒu)特种高铝砖，高性能(néng)高铝质耐火浇注料、耐碱性、耐碱浇注料，隔热层主要有(yǒu)隔酸钙板、耐火纤维板等。

（1）高铝砖。进一步优化产品性能(néng)，增强抗碱硫、碱氯化合物(wù)侵蚀的能(néng)力，继续增强抗断韧性、抗热震性和抗氧化还原特性以及降低导热系数。降低产品价格，提高性价比，产品使用(yòng)寿命在高温部位延長(cháng)至3年以上。

（2）特种高铝质耐火浇注料。进一步优化产品性能(néng)，做好金属锚固件的配套设计，提高耐火度，增强抗碱硫、碱氯化合物(wù)侵蚀的能(néng)力，提高抗氧化还原应力的能(néng)力。在提高性能(néng)的前提下，争取在锥體(tǐ)和圆柱體(tǐ)上大量使用(yòng)，产品使用(yòng)寿命在高温部位延長(cháng)至3年以上。在发展产品性能(néng)的前提下，发展预制件产品。

（3）耐碱砖、耐碱浇注料。抗碱性能(néng)及耐火度进一步提高，使用(yòng)寿命进一步延長(cháng)。

（4）硅酸钙板。工作温度有(yǒu)待提高，导热系数进一步降低，产品强度有(yǒu)待增加。

7 结束语

《水泥窑用(yòng)耐火材料使用(yòng)规程》是我國(guó)水泥工业发展至今建材行业部指导水泥窑用(yòng)耐火材料应用(yòng)的标准。《规程》體(tǐ)现了水泥窑用(yòng)耐火材料从设计到使用(yòng)的成果和经验；《规程》参照國(guó)际水平并结合目前國(guó)内行业的现状，对耐火材料的设计应用(yòng)提出了适应我國(guó)经济发展的技术要求，对现阶段企业如何优化产品、提高质量、科(kē)學(xué)选材配套、应对节能(néng)环保等相应产业政策、走可(kě)持续发展道路具有(yǒu)重要的指导性；对实现建材工业《十二五》规划中提出的预分(fēn)解窑水泥工艺技术标志(zhì)性指标的实现起到有(yǒu)力的支撑。

市场上各式各样的高铝耐火材料种类众多(duō)，更是能(néng)让客户挑花(huā)了眼，产品的多(duō)样性给客户带来更多(duō)的选择机会的同时，也给用(yòng)户造成了一定的不便，作為(wèi)耐火材料厂家，荣盛耐材建议用(yòng)户在选購(gòu)过程中让企业出具相关的证明和质量，能(néng)够实地考察，对于企业实力有(yǒu)更加直观的认识。