鞍山市奥鞍耐火材料有限责任公司 辽宁鞍山 114000
摘要：当前，我国水泥工业连续下行。一方面，水泥生产能力严重过剩；另一方面，水泥企业效益大幅下滑。由于下游行业出了问题，耐火材料行业受到了影响。一些耐火企业已在萧条中歇业，另一些企业仍在困难中坚持。今后，耐火材料企业只有不断进行技术创新，制造物美价廉的产品，帮助水泥企业在节能减排、增收节支方面取得实效，才能赢得客户的青睐，才能在残酷的大洗牌中胜出，成为最终的胜者。基于此，本文主要对水泥窑用耐火材料及其选择匹配进行分析探讨。
关键词：水泥窑用；耐火材料；选择匹配
前言
现代化水泥厂回转窑对耐火材料耍求其具有良好的机械强度．较高的耐火度，良好的抵抗温度变化的抗热震性，低热膨胀及重烧线变化小，抵抗化学侵蚀性优良，较好的耐磨性和孔隙率，尺寸准确、外形整齐等，在选择耐火材料时，必须注意与使用条件相适应，进行经济对比，注意其合理匹配，才能取得良好的效果。
1、选择耐火材料应注意的技术问题
任何高温窑炉选择耐火材料，都必须注意以下问题。
1.1耐火材料的耐火性能
众所周知，耐火材料在高温下不软化，不变形是最基本的性能。可是品种不同的耐火材料，荷重软化温度是不一样的，要使高温窑炉在冶炼过程中，特别是在最高使用温度下不丧失结构强度，不变形、不坍塌，选用的耐火材料荷重软化温度必须高于最高使用温度（我国目前能够直接测试的荷重软化温度1690～1700℃，超过此温度，只能通过相图分析说明）。例如：天津炭黑厂引进美国炭黑生产技术，炭黑反应炉的燃烧室、喉管、反应段、急冷段等部位，均采用低水泥刚玉质浇注料，使用寿命仅3个月。改用高纯刚玉砖使用寿命达8个月以上，急冷段达二年以上。
其原因是浇注料的耐火性能不够高。炭黑炉的最高使用温度达1920℃。通过相图分析，在使用温度下，浇注料的液相量达20%～30%，而高纯刚玉砖出现液相的温度接近Al2O3的熔点（2025℃），当材料内部液相量达到一定比例时，就会软化变形，并很快被冲蚀掉。
1.2冶炼窑炉设备内的气氛条件
任何高温窑炉都是在一定气氛条件下作业。有些耐火材料对气氛条件十分敏感，如含碳耐火材料的弱点就是易氧化，因此不宜在氧化气氛条件下使用；含Fe2O3、TiO2高的耐火材料不宜在还原气氛条件下使用；氧化铬、氧化镁质耐火材料不宜在真空条件下使用等。气氛对耐火纤维及制品的影响更明显。在含N2 50%、H2 50%的气氛条件下，耐火纤维的热导率比在空气中大1倍，在含H2 100%的气氛中比在空气中大2倍，因此含氢气炉的耐火纤维壁厚要比在空气中大2倍。在氢气保护炉内选用氧化铝空心球隔热制品比较好。综上所述，冶炼窑炉设备选择耐火材料时，气氛条件不可忽视。
1.3注意节能降耗
在全球大力发展低碳经济，加强环境保护的形势下，节能减排成为我国的产业政策。高温窑炉等热工设备是节能降耗的重点对象，选择耐火材料是保证节能降耗的基础。高温窑炉使用寿命提高，耐火材料就减少了消耗，同时节约了能源，减少了废物排放。为了达到直接节能的目的，高温窑炉应选择合适的轻质隔热材料，特别是非直接受到化学侵蚀的部位，可以在非工作层砌筑轻质隔热耐火材料或复合砖、保盖等。如某厂162t连铸钢包设保温盖，采用耐火纤维保温盖比黏土浇注料重量减轻90%以上，使用寿命是浇注料的4倍以上，不用烘烤，节约能源。
1.4综合砌筑高温窑炉
所谓综合砌筑，就是在窑炉设备的不同部位砌筑性能不同的耐火材料，或同一性能而尺寸不同的耐火材料。众所周知，任何窑炉设备内衬各部位耐火材料的损毁程度是不同的，有轻重之分，往往是个别部位损毁严重，影响整个窑炉设备的使用寿命。例如安钢600t混铁炉，原用镁砖、高铝砖砌筑，使用寿命不足一年，采用综合砌炉，特别是侵蚀严重的部位改为Al2O3-SiC砖，使用寿命三年以上。
综合砌炉要讲究综合的技术经济效果，根据各部位的实际使用条件，选择合适的耐火材料，或者将侵蚀严重部位的耐火材料尺寸放大，使内衬变厚，做到经济合理，使得同一热工窑炉设备不同部位的耐火材料寿命同步，废弃耐火材料的排放量最小，最好达到零排放。
2、当前耐火材料行业要解决的问题及目标
（1）节能环保是造福子孙后代的关键举措。开发和应用节能产品，降低散热损失，降低吨熟料热耗，节约能源。降低无铬砖成本，提高无铬砖各方面性能，取代镁铬砖在回转窑的使用，有效避免铬公害。人类在人口膨胀、资源枯竭和环境破坏压力下，实现可持续发展就必须开发和使用节能环保的产品。
（2）提高耐火材料技术水平，降低吨熟料消耗。我国耐火材料产量占世界第一，低档产品多，高档产品少，水泥窑用耐火材料也是如此。今后应多生产高中档产品，稳定产品质量，并合理配套使用，使水泥窑用耐火材料的使用和水泥生产均处于最佳状态．将生产每吨熟料消耗耐火材料降至最低。
（3）提高生产设备水平，确保耐火材料质量的稳定性。提高耐火材料厂生产装备水平．无论是成型设备，还是烧成设备，它们都是生产优质耐火材料关键之一，它直接影响产品质量的稳定性，成为影响水泥窑运转率的关键因素。
（4）优化耐火材料设计方案，合理选用耐火材料。针对水泥窑工艺条件及生料、熟料，燃料的要求，合理选用耐火材料，根据实际使用情况，优化设计方案，对提高水泥窑的运转率，降低耐火材料吨熟料消耗起着至关重要的作用。
传统材料都有很长的历史。经过长期发展，传统材料都已相当成熟，工艺很难改进，性能也很难提高。但是，传统材料量大面广，对国民经济的影响甚大。对传统材料作点小的改进也可能会产生很大的价值。因此，一项重要的工作就是要设法不断改进似乎不能再改进的传统工艺和产品。以下，就是开发水泥工业用新型耐火材料所取得的经验：
（1）在关键生产环节，用自动化、智能化水平较高的先进装备代替落后装备，可有效减少工艺参数波动、改善产品质量，从而显著提高产品的使用效果和增强产品的竞争力；
（2）针对材料使用中存在的问题进行持续改进，便可持续推动材料的进步。如水泥窑过渡带20世纪60年代用高铝砖；70年代用磷酸盐砖；80年代用镁铝尖晶石砖；90年代用硅莫砖；21世纪00年代用改进硅莫砖；10年代用多层复合砖。水泥窑的产量越来越大，对节能减排的要求越来越高，耐火材料的使用条件越来越苛刻。但由于不断进行技术创新，既推动了耐火材料的发展，又保障了水泥煅烧技术的不断进步；
（3）不仅要重视大改进，也要重视小革新。如从材料的角度讲，用预制件代替浇注料是一项小的革新，但从管理的角度讲，由于施工、养护、烘烤等不足，致使一些部位耐火浇注料不能正常发挥性能则是制约材料寿命的瓶颈，抓住这些瓶颈治理便取得了显著效益。可见，用小革新疏通管理上的瓶颈不失为一条投入小、见效大的技术途径；
（4）不仅要重视技术创新，也要重视管理创新。例如，重视分析生产的流程，找到流程中存在的薄弱环节，找出这些环节中以前被忽视的种种缺陷和漏洞进行针对性的治理，便可获得显著的效益。一方面，管理创新是一种用于扩充技术创新成果的创新；另一方面，管理创新也是技术人员所不擅长的短项。所以，科技人员不仅要善于技术创新也要学会管理创新，以便联合进行各种创新最大限度地推动材料制造业的发展；
（5）由于在水泥窑耐火材料方面取得的了新的成果，在水泥新型干法生产线上集成使用这些成果可大幅提高窑的运转率，降低耐火材料单耗和生产水泥的热耗，有力支持水泥工业的技术进步。
参考文献：
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