水泥窑耐火材料新技术的应用

邓学志

（中信重工机械股份有限公司， 河南 洛阳 471000）

水泥工业作为中国重工业的重要组成部分，在建筑业、轻化工业等重要支柱产业中占据核心地位，作为水泥工业的生产媒介，水泥回转窑是水泥的主要生产工具，而水泥回转窑所生产的水泥质量极大程度取决于其内壁所镶嵌的耐火砖的质量水平。因此，随着现代化工业的不断发展，如何通过新型的浇铸技术生产耐热程度高、不易磨损的耐热材料成为了促进水泥窑生产能力的重要问题[1]。

1 水泥窑因高温导致的问题

1.1 窑体泄露问题

窑体泄漏问题是水泥窑在实际运行中较为突出的问题。由于水泥窑的生产环境温度需求相对较高，在传统工艺下，水泥窑的窑砖较为容易因为高温而导致分子结构发生改变，进而受热膨胀出现裂痕发生原料泄漏，使水泥生产过程的安全性和有效性大大降低。

1.2 窑砖磨损问题

在水泥生产中，水泥窑中的气流含尘量将随温度的升高逐渐增加，进而导致水泥窑窑体中的窑砖磨损问题。窑砖的磨损将导致窑砖是自身质量的亏损，隔热性能逐渐降低，使得水泥窑窑体出现失温状况，进而影响水泥生产的产品质量。

1.3 窑砖积灰问题

在水泥窑的实际生产过程中，常常因温度过高而导致严重的积灰问题。由于传统水泥窑内部结构的不合理性和内部气流的流向复杂性，窑砖表面形成的积灰较难自行消除，最终将会大大影响水泥窑内部窑砖的导热性，降低窑砖散热作用，影响生产效率[2]。

1.4 窑砖腐蚀问题

由于水泥原料为碱性，在高温环境下，原料中的弱碱分子会加速电离，碱性进而逐步增加，导致窑砖的腐蚀问题较为严重。在长期腐蚀下，窑砖会发生性变，导致其热稳定性发生不可逆的改变，大大加速水泥窑窑壁的老化进程。

2 水泥窑耐火材料新技术的应用

随着国家对工业创新的重视程度的不断加大，水泥窑耐火材料的工艺水平与技术不断提高，无铬化的窑砖工艺理念与耐火砖在水泥窑重点部位的构成技术都取得了较为明显的进步。通过对浇注料进行预制化的处理，水泥窑的耐火能力能够大大提高，进而实现水泥窑的使用寿命与与运转效率的大幅进步。虽然水泥工业的发展速度在经济结构的调整下逐步降低，但是通过对科学技术的不懈追求与对新型材料的深入探究，水泥窑耐火能力的提高能够使新时期水泥发展更加符合新时代高质量产业的发展目标，促进水泥工业整体的质量进步，为新时代带来创新价值。

2.1 改良型硅莫砖

近年来，硅莫复合砖是作为新型双层复合耐火砖逐渐被应用于水泥窑耐热材料中。硅莫砖通过高压成型和特殊的烧成工艺而制得，耐磨性能强、抗侵蚀能力高等特点是硅莫砖工作层的重要特性，其显著的低导热性成为了理想的过渡带内衬材料。然而，随着现代化生产的要求不断提高，传统硅莫砖逐渐暴露出了许多缺点，例如在长时间的高温生产环境下，硅莫砖在高温抗折强度和耐磨性能方面并不具备核心优势。因此，硅莫砖的改良需要以改善窑砖在高温下的强度表现为主要目的。随着技术的进步与创新，通过向硅莫砖中加入塑性相以达到窑砖在高温下的稳定表现成为硅莫砖的发展新方向。塑性相与硅莫砖原料的结合能够改变高温下窑砖的结构组成,使窑砖的抗氧化性得到大大提高,窑砖材料在高温下能够实现导热系数的降低与可修复性的增强[3]。在上述基础上，通过将锆英砂等晶体加入进硅莫砖的烧制流程中，水泥生产中的高温步骤所产生的热应力能够被微裂纹吸收，提高水泥窑的抗热震性，大大提高了水泥窑的使用寿命与生产效率。

同时，在水泥窑的水泥生产过程中，过渡带作为水泥窑中最为薄弱的方面，高热环境带来的自身的损耗最为严重，由于过渡带的窑砖缺少窑皮的隔热保护，过渡带超温现象在日常生产中较为常见。因此，过渡带的窑砖需要具备高强度与低导热性的重要特征，改良型硅莫砖能够灵活应用到过渡带的窑砖烧制过程中，提高过渡带环节的耐热材料品质，使水泥窑更加安全可靠。

2.2 无铬化镁铝晶石窑砖浇筑

水泥窑的无铬化处理能够使水泥窑窑砖的材质更加耐火，大大提高水泥窑在高温状态下的稳定性。在传统的水泥窑生产中，镁铁尖晶石砖体常常被应用于窑砖材料的炼制过程中，其能够在窑内环境较为良好的基础上展现稳定性与耐高温性，而其在水泥窑的窑内环境较为混乱、水泥窑用途不唯一的情况下较难提供高效的耐热表现。同时，由于其价格与普通材质的窑砖相比较为昂贵，逐渐阻碍了其应用于窑砖制造的发展。

镁铝锆砖近年来逐步发展的新型材料，能够有效避免镁铁尖晶石砖的不稳定的特点。镁铝锆转通过将铝酸锆进行一定量的调配，加入相应溶剂进行调配，使氧化铝能够在烧制过程中通过与镁元素的结合形成晶石，在系列的工业步骤下烧制成为新型耐热窑砖材料。氧化铝由于其自身能够与空气中的水分子电解生成致密的氧化膜，在烧制形成镁铝尖晶石后能够对高温产生强大的耐受能力，提高砖窑在生产过程中的热震稳定性。同时，在高碱性的水泥生产过程中，通过氧化锆的引入，使其能够在烧制中因高温与水泥原料反应，进而生成锆酸钙使耐火砖的挂窑皮性能与耐腐蚀度显著提高。

2.3 陶瓷纤维板的应用

随着中国科学技术的蓬勃发展，高分子纤维在工业生产中的作用逐渐被人们所发现。在水泥工业的生产中，通过将陶瓷纤维、有机试剂与相关配料进行调配、加工而成的陶瓷纤维板能够有效解决水泥窑因高温收缩而导致的裂痕问题与窑内壁的老化问题。在陶瓷纤维的烧制过程中，陶瓷纤维板中的有机溶剂能够使纤维塑形更为迅速，确保陶瓷纤维密度的有效填充与压合，使制成的陶瓷纤维板能够具有良好的延展性与耐热性，提高窑砖整体强度。陶瓷纤维在高温下能够体现其结构的优势，常规材料遇高温的膨胀现象在纤维材料的测试组中并不明显，纤维收缩不易产生裂痕。同时，由于纤维板板面具有致密保护层，生产水泥过程中由于高温产生的烟尘较难沉积，导热性能大大提高，材料表面因长时间积灰而导致的温度过高的问题得以解决，材料寿命大大增加。

3 结束语

水泥工业是国家基础工业的支柱，水泥生产的高效性能够大大促进国家基础建设与前沿领域发展。水泥窑作为水泥生产的工具，窑体的技术性革命能够使水泥生产效率出现质的飞跃。针对当前水泥窑由于高温环境而产生的的相关问题，如磨损积灰、腐蚀泄露等，社会各界需要结合新技术进行设备的创新，通过改良化硅莫砖、无铬化镁铝晶石窑砖浇筑技术、陶瓷纤维板等先进的概念技术，提高水泥窑生产中耐火材料的隔热表现，最终实现水泥工业的高效生产。