我国新型干法水泥窑用耐火材料的技术进展与现状2

(1) 通过“六五”攻关建立了我国预分解窑用耐火材料的初步配套的体系。
　　八十年代初，我院承担了国家“六五”科技术攻关专题“新型干法水泥窑用耐火材料的研究”。针对新型干法水泥窑所必须的配套品种和当时我国所能达到的条件，结合对引进耐火材料产品的消化吸收工作进行了如下品种的研究制工作：
　　用于水泥窑烧成带的烧结合成直接结合镁铬砖
　　用于过渡带的烧结合成尖晶石砖
　　·用于预热系统的普遍耐碱粘土砖
　　·用于预热系统的普通耐碱浇注料
　　·用于预热系统的高强隔热砖（漂珠型）
　　·用于前后窑口的高强浇注料
　　·用于窑口及冷却机的碳化硅复合砖
　　通过以上品种的研究工作，于1984年与天津水泥设计院协作承担了江西水泥厂国产第一台2000吨/日，预分解窑用耐火材料的制作、供应、应用开发工作。该窑于1986年完成耐火材料的砌筑施工。“六五”期间所完成的预分解水泥窑用耐火材料的品种是最基本的品种，有些品种技术水平也不太高，如高强隔热砖属于漂珠型，热震稳定性不理想，高强浇注料还不是低水泥型，中温强度仍有较大的下降。有些品种还没有形成生产能力如直接结合镁铬砖和尖晶石砖。但是通过“六五”攻关为我国解决新型干法水泥窑用耐火材料的研制、设计、生产、应用打下了技术基础，并初步建立了配套体系，为此该项目荣获了“国家科技进步二等奖”。江西水泥厂国产第一台2000吨/日预分解窑用耐火材料的配套水平虽然不高（烧成带采用普通镁铬砖，浇注料为非低水泥型，隔热材料没有采用硅酸钙板等），但是它却表明我国新型干法水泥窑用配套耐火材料从无到有，迈出了可靠的第一步。
　　(2) “七五”期间预分解窑用耐火材料配套体系进一步完善，配套水平得到提高
　　在“七五”期间，中国建材研究院承担了“2000吨/日窑外分解工艺线配套优质耐火材料的研究”国家科技攻关专题，在“六五”完成的耐火材料品种研究的基础上，进一步完善和丰富配套品种，提高品种的技术水平。表2是“七五”与“六五”耐火材料品种技术情况的比较。
　　表2 “七五”与“六五”分解窑用耐火材料品种的比较
耐火材料品种　　　　　“六五”攻关完成情况　　　　　　　　“七五”攻关完成情况
耐碱砖　　　　　　　普通耐碱粘土砖　　　　　　高强耐碱砖，耐碱隔热砖，拱顶型耐碱砖
耐碱砖
高强耐火浇注料　　　低水泥用量型耐火浇注料，　　　　　　　钢纤维增强耐火浇注料。
隔热砖　　　　　　　　漂珠型高强隔热砖　　　　　硅藻土高强隔热砖,粘土质高强隔热砖
耐碱浇注料　　　　　普通型耐碱浇注料　　　　　　　　　　高强耐碱浇注料
镁质材料　　　　烧结合成镁铬砖，尖晶石砖　　　　电溶再结合镁铬砖，尖晶石砖
硅酸钙隔热材料　　　　　　　　无　　　　　　　　　用于1000℃高温型硅酸钙板特种高铝砖
磷酸盐结合高铝砖(普通型)　抗剥落高铝砖，　　　　　　　特种化学结合高铝砖

　　从表2可见，通过“七五”攻关我国预分解水泥窑用耐火材料配套品种已经趋于完善，在此期间，在国家建材局大力支持下，通过技术改造将科技成果转为生产力，形成了十多条生产线，具备了供应能力。“七五”期间以新疆水泥厂、鲁南水泥厂、双阳水泥厂为代表的一批2000吨/日以及1000吨/日以下的预分解水泥生产线投入了建设，耐火材料的科技攻关成果直接为经济建设发挥了作用，使得我国预分解水泥窑配套耐火材料又达到一个新的水平。以新疆水泥厂为例，由于大量使用了硅酸盐钙板代替隔热砖使得预热系统的热阻增加、散热损失减小，又加之于耐碱砖等材料强度提高，砖衬减薄等因素。使得全窑耐火材料总用量大为减少。
　　表3 新疆、江西水泥厂2000吨/日预分解窑窑衬技术对比
工厂　　　　　　　　　　　　　　江西水泥厂　　　　　　　　　　　　　　　　新疆水泥厂
预热器系统旋风筒壁的热阻(M2.H.℃/Kcal)　　0.65　　　　　　　　　　　　　　　1.3
预热器系统旋风筒壁的衬里厚度(mm)　　　　　　300　　　　　　　　　　　　　　215
预热器系统旋风筒的散热损失(不包括三次风管)31.05Kcal/kg熟料　　(一次筒外保温)20.47
窑尾烟室和分解炉　　　　　　　　　　　　　　　 使用普通耐碱砖　　　　　　　　　　　　　　　　 使用抗剥落高铝砖
预热器系统的耐火浇注料　　　　 中温强度降低的传统型浇注料　 中温强度不降低的低水泥浇注料
回转窑烧成带　　　　　　　　　　　　　　　　　　 化学结合镁铬砖　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 直接结合镁铬
回转窑安全带　　　　　　　　　　　　　　　　　　 磷酸盐砖　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 抗剥落高铝砖
前窑口　　　　　　　　　　　　　　　　　　 中温强度降低的钢纤维浇注料　　　 中温强度不降低的钢纤维浇注料
窑门罩和冷却热端　　　　　　　　　　 刚玉质高强浅注料耐碱性不够好　　　　　　　　　 采用耐碱高铝浅注料
全窑耐火材料总量　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2300T　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1448T
　　　 “七五”期间不但利用攻关科技成果为国内新建的预分解水泥窑解决了窑衬材料的自给问题，满足了水泥工业发展的需要，而且为巴基斯坦水泥厂建设的700吨/日预分解窑进行了全窑窑衬配套设计、材料生产供应出口、窑衬施工技术指导等全套工作，窑衬质量完全满足生产需要，获得外方好评。新型干法窑配套耐火材料从成套进口到成套出口用了不到10年的时间，这与国家建材局的支持是分不开的，也是水泥工业耐火材料工作者的努力结果。
　　(3) 九十年代实现了预分解窑耐火材料品种系列化建成完成的配套体系
　　进入九十年代以后，国家对属于基础材料的耐火材料工业的技术进步非常重视，在“八五”和“九五”期间由治金、建材、轻工三个产业部门组织联合攻关。我院作为建材工业耐火材料国家科技攻关的承担主体，跟踪国际新型干法水泥窑耐火材料新的动态，完成如下攻关新品种：
a 耐火浇注料多功能化：完成了早强高热态强度耐火浇注料和具有高强、耐碱、隔热三重功能的浇注。
b 碱性砖无铬化：完成了用于烧成带的低铬镁铬砖和无铬碱性砖
c 高铝材料增韧：完成了具有更好性能的第二代抗剥落高铝砖，其荷重软化温度、高温强度、热震稳定性均有提高。
d 提高硅酸钙板隔性能：将硅酸钙制品的容重从220kg/m3降至150 kg/m3以下，研制出高温型超轻型硅酸钙制品。
　　在科技攻关成果转化生产方面建成数十条生产线并形成了耐火材料配套多品种系列，这就为新建水泥生产线根据不同的条件和不同的要求提供了更大的耐火材料配套设计选择空间。为了深化耐火材料品种的研究，中国建材研究院还进行了一系列应用基础现论的研究工作如：水泥熟料对碱性耐火材料侵蚀机理的研究，水泥窑料结皮、起块机理及熟料成份设计的研究，碱对水泥生产及性影响的研究，高碱熟料对回转窑内耐火材料损毁机理的研究，含锆高铝砖的水泥窑中抗结皮机理的研究等。以上课题的研究对耐火材料新品种研制和提高性能的研究起到了很重要的指导作用，同时也培养了具有深厚理论基础和耐火材料生产应用实践经验的科研队伍。