袁林：水泥窑用耐火材料无铬化势在必行

中国建筑材料科学研究总院教授、博导袁林做报告

　　3月13日，由中国水泥网主办，江苏恒耐炉料集团有限公司协办的中国水泥耐火材料高峰论坛在新疆乌鲁木齐隆重召开。中国建筑材料科学研究总院教授、博导袁林受邀参加会议并做报告。

　　近日，《重金属污染综合防治“十二五”规划》被国务院正式批复，成为中国第一个“十二五”国家规划。《规划》要求，到2015年，重点区域铬等重金属污染物的排放，比2007年削减15%。作为六价铬大户的水泥企业，如何使用无铬耐火材料产品替代镁铬砖是未来必须面对的问题。耐火材料无铬化将成为十二五期间重点关注的方向。袁林就此从以下五个方面发表了自己的看法，他表示水泥窑用耐火材料无铬化势在必行。

　　一、中国水泥工业的现状与特点

　　袁林将中国水泥工业的现状和特点总结为产量大、窑温高、窑速快、碱蚀重、结构复杂、节能要求高。去年我国水泥产量再创历史新高，达18.68亿吨。预计今年水泥市场需求仍将保持旺盛，有可能接近 21亿吨。同时，节能减排仍是十二五抓的一件大事。

　　二、镁铬砖的特点及其对环境的污染

　　镁铬砖是含有10 %~20%的铬矿石，因其具有抗热震性好，挂窑皮性俱佳，导热率低等优点，深受企业喜欢。但其却会对环境产生污染。

　　袁林表示，我国某4000t/d水泥窑年拆卸镁铬残砖180t，向环境排放Cr6+共180kg。为使环境水达到IV级标准（Cr6+＜0.05mg·L-1），年需净水180kg/（0.05×10-6）/1000=360万吨净水稀释。如达到I级标准 （Cr6+< 0.01 m g / L-1），则年需1800万吨净水稀释。其中，残砖最高的Cr6+含量高达2577mg/kg。该砖可以污染约相当于自身重量25万倍的纯净水。

　　同时，Cr6+可引起皮肤损害、上呼吸道炎症、粘膜溃疡、皮肤癌和肺癌。目前，建材工业年需镁铬砖40万吨以上，产生含Cr6+0.1％的残砖约20万吨，向环境排放Cr6+约200吨/年。

　　三、环境友好碱性耐火材料

　　袁林列举多种环境友好碱性耐火材料，如下：

　　高FeOx产品：方镁石-镁铁尖晶石、方镁石-铁铝尖晶石和方镁石-镁铁/铁铝尖晶石；

　　中FeOx产品：方镁石-镁铁/镁铝尖晶石砖；

　　无FeOx产品：方镁石-镁铝尖晶石砖、方镁石-镁铝尖晶石-氧化锆砖、方镁石-镁铝尖晶石-氧化锆-氧化镧砖；

　　低FeOx产品：方镁石-镁铝/镁铁尖晶石砖、方镁石-镁铝/铁铝尖晶石砖。[Page]

　　其中，镁铁尖晶石砖、铁铝尖晶石砖适用于挂窑皮条件良好的水泥回转窑。该类砖具有较高的FeOX含量，不耐烧蚀。如果不能很好维护窑皮，耐火材料的寿命将受到很影响。

　　而方镁石-镁铁/镁铝尖晶石砖、方镁石-镁铁/铁铝尖晶石砖具有较低的FeOX含量，更好的耐烧蚀性，适合用于烧成和挂窑皮条件欠佳的水泥回转窑。方镁石-镁铝尖晶石系耐火材料属无FeOX的产品，耐烧 蚀性很好，适用于烧成条件比较苛刻或生产白水泥的水泥回转窑。

　　对于无铬砖的发展方向，袁林认为我们应在保存铁铝尖晶石砖、镁铁尖晶石砖挂窑皮、抗热震性好，导热系数低的优点之前提之下，降低材料中FeOx和Al2O3的含量，以提高耐火材料的耐烧蚀性和抗侵蚀 性。同时，提高耐火材料制造装备水平。

　　四、耐火材料的选择和配套

　　1、冷却带和窑口衬料应选用具有良好的抗磨蚀性和抗温度急变性能的耐火材料。新型干法窑上冷却带可选用——尖晶石砖、硅莫砖；窑口可选用——以刚玉、莫来石、碳化硅复合浇注料。

　　2、烧成带和过渡带内有稳定窑皮的部位应选用碱性砖。包括低铬和无铬的、含锆的和不含锆的各类特种镁砖以及白云石砖。在生产能力较小、窑温较低、开停较频繁的窑上也可采用抗剥落高铝砖、硅莫 砖等。

　　3、在窑皮不稳定甚至常有露砖的过渡带内应选用尖晶石砖。生产能力较小、窑温较低的窑上过渡带内也可选用抗剥落高铝砖、硅莫砖以及硅莫红砖。

　　4、分解带内，在其热端部位，已经产生硫酸盐熔体和部分熟料熔体，因易粘挂不稳定的浮窑皮，甚至结圈；大型窑上的这一部位，如砖受侵蚀较快，寿命太短，可采用尖晶石砖，否则可选用抗剥落高铝 砖、硅莫砖以及硅莫红砖。 分解带的其余部位，则采用高铝质砖。

　　5、大型窑的窑门罩、篦式冷却机喉部和高温区温度偏高的部位，一般采用抗剥落高铝砖或化学结合（特种）高铝砖、钢纤维增强浇注料做工作层材料，但这些部位的拱顶处一般采用煅烧高铝砖，不宜采 用化学结合的高铝砖。

　　在高风压的篦式冷却机高温区侧壁处还应采用碳化硅复合砖、低水泥增强耐火浇注料。如该处磨蚀不严重，则可采用磷酸盐结合高铝质耐磨砖。筒式冷却机内采用优质耐磨材料，包括钢纤维增强浇注料、磷酸盐结合高铝质耐磨砖等。

　　6、在窑尾预热部位最宜采用系列耐碱砖，包括用于预热器本体和锥体部位以及篦式冷却机中温区的普通耐碱砖，用于三次风管道的高强耐碱砖，用于窑筒尾部的耐碱隔热砖和用于拱顶的富铝型拱顶用耐 碱砖以及相应的耐碱浇注料。

　　7、燃烧器外保护衬一般选用低水泥刚玉质耐火浇注料、高铝质耐火浇注料以及钢纤维增强耐火浇注料等。

　　8、在不动设备内除工作层材料如上所述外，一般都用隔热材料做隔热层衬里，包括硅酸钙板、耐火纤维材料、隔热砖和轻质浇注料，可根据所有设备的要求以及这些材料的性质适当选用。