水泥窯耐火材料新技術的應用

鄧學志

（中信重工機械股份有限公司， 河南 洛陽 471000）

水泥工業作為中國重工業的重要組成部分，在建筑業、輕化工業等重要支柱產業中占據核心地位，作為水泥工業的生產媒介，水泥回轉窯是水泥的主要生產工具，而水泥回轉窯所生產的水泥質量極大程度取決于其內壁所鑲嵌的耐火磚的質量水平。因此，隨著現代化工業的不斷發展，如何通過新型的澆鑄技術生產耐熱程度高、不易磨損的耐熱材料成為了促進水泥窯生產能力的重要問題[1]。

1 水泥窯因高溫導致的問題

1.1 窯體泄露問題

窯體泄漏問題是水泥窯在實際運行中較為突出的問題。由于水泥窯的生產環境溫度需求相對較高，在傳統工藝下，水泥窯的窯磚較為容易因為高溫而導致分子結構發生改變，進而受熱膨脹出現裂痕發生原料泄漏，使水泥生產過程的安全性和有效性大大降低。

1.2 窯磚磨損問題

在水泥生產中，水泥窯中的氣流含塵量將隨溫度的升高逐漸增加，進而導致水泥窯窯體中的窯磚磨損問題。窯磚的磨損將導致窯磚是自身質量的虧損，隔熱性能逐漸降低，使得水泥窯窯體出現失溫狀況，進而影響水泥生產的產品質量。

1.3 窯磚積灰問題

在水泥窯的實際生產過程中，常常因溫度過高而導致嚴重的積灰問題。由于傳統水泥窯內部結構的不合理性和內部氣流的流向復雜性，窯磚表面形成的積灰較難自行消除，最終將會大大影響水泥窯內部窯磚的導熱性，降低窯磚散熱作用，影響生產效率[2]。

1.4 窯磚腐蝕問題

由于水泥原料為堿性，在高溫環境下，原料中的弱堿分子會加速電離，堿性進而逐步增加，導致窯磚的腐蝕問題較為嚴重。在長期腐蝕下，窯磚會發生性變，導致其熱穩定性發生不可逆的改變，大大加速水泥窯窯壁的老化進程。

2 水泥窯耐火材料新技術的應用

隨著國家對工業創新的重視程度的不斷加大，水泥窯耐火材料的工藝水平與技術不斷提高，無鉻化的窯磚工藝理念與耐火磚在水泥窯重點部位的構成技術都取得了較為明顯的進步。通過對澆注料進行預制化的處理，水泥窯的耐火能力能夠大大提高，進而實現水泥窯的使用壽命與與運轉效率的大幅進步。雖然水泥工業的發展速度在經濟結構的調整下逐步降低，但是通過對科學技術的不懈追求與對新型材料的深入探究，水泥窯耐火能力的提高能夠使新時期水泥發展更加符合新時代高質量產業的發展目標，促進水泥工業整體的質量進步，為新時代帶來創新價值。

2.1 改良型硅莫磚

近年來，硅莫復合磚是作為新型雙層復合耐火磚逐漸被應用于水泥窯耐熱材料中。硅莫磚通過高壓成型和特殊的燒成工藝而制得，耐磨性能強、抗侵蝕能力高等特點是硅莫磚工作層的重要特性，其顯著的低導熱性成為了理想的過渡帶內襯材料。然而，隨著現代化生產的要求不斷提高，傳統硅莫磚逐漸暴露出了許多缺點，例如在長時間的高溫生產環境下，硅莫磚在高溫抗折強度和耐磨性能方面并不具備核心優勢。因此，硅莫磚的改良需要以改善窯磚在高溫下的強度表現為主要目的。隨著技術的進步與創新，通過向硅莫磚中加入塑性相以達到窯磚在高溫下的穩定表現成為硅莫磚的發展新方向。塑性相與硅莫磚原料的結合能夠改變高溫下窯磚的結構組成,使窯磚的抗氧化性得到大大提高,窯磚材料在高溫下能夠實現導熱系數的降低與可修復性的增強[3]。在上述基礎上，通過將鋯英砂等晶體加入進硅莫磚的燒制流程中，水泥生產中的高溫步驟所產生的熱應力能夠被微裂紋吸收，提高水泥窯的抗熱震性，大大提高了水泥窯的使用壽命與生產效率。

同時，在水泥窯的水泥生產過程中，過渡帶作為水泥窯中最為薄弱的方面，高熱環境帶來的自身的損耗最為嚴重，由于過渡帶的窯磚缺少窯皮的隔熱保護，過渡帶超溫現象在日常生產中較為常見。因此，過渡帶的窯磚需要具備高強度與低導熱性的重要特征，改良型硅莫磚能夠靈活應用到過渡帶的窯磚燒制過程中，提高過渡帶環節的耐熱材料品質，使水泥窯更加安全可靠。

2.2 無鉻化鎂鋁晶石窯磚澆筑

水泥窯的無鉻化處理能夠使水泥窯窯磚的材質更加耐火，大大提高水泥窯在高溫狀態下的穩定性。在傳統的水泥窯生產中，鎂鐵尖晶石磚體常常被應用于窯磚材料的煉制過程中，其能夠在窯內環境較為良好的基礎上展現穩定性與耐高溫性，而其在水泥窯的窯內環境較為混亂、水泥窯用途不唯一的情況下較難提供高效的耐熱表現。同時，由于其價格與普通材質的窯磚相比較為昂貴，逐漸阻礙了其應用于窯磚制造的發展。

鎂鋁鋯磚近年來逐步發展的新型材料，能夠有效避免鎂鐵尖晶石磚的不穩定的特點。鎂鋁鋯轉通過將鋁酸鋯進行一定量的調配，加入相應溶劑進行調配，使氧化鋁能夠在燒制過程中通過與鎂元素的結合形成晶石，在系列的工業步驟下燒制成為新型耐熱窯磚材料。氧化鋁由于其自身能夠與空氣中的水分子電解生成致密的氧化膜，在燒制形成鎂鋁尖晶石后能夠對高溫產生強大的耐受能力，提高磚窯在生產過程中的熱震穩定性。同時，在高堿性的水泥生產過程中，通過氧化鋯的引入，使其能夠在燒制中因高溫與水泥原料反應，進而生成鋯酸鈣使耐火磚的掛窯皮性能與耐腐蝕度顯著提高。

2.3 陶瓷纖維板的應用

隨著中國科學技術的蓬勃發展，高分子纖維在工業生產中的作用逐漸被人們所發現。在水泥工業的生產中，通過將陶瓷纖維、有機試劑與相關配料進行調配、加工而成的陶瓷纖維板能夠有效解決水泥窯因高溫收縮而導致的裂痕問題與窯內壁的老化問題。在陶瓷纖維的燒制過程中，陶瓷纖維板中的有機溶劑能夠使纖維塑形更為迅速，確保陶瓷纖維密度的有效填充與壓合，使制成的陶瓷纖維板能夠具有良好的延展性與耐熱性，提高窯磚整體強度。陶瓷纖維在高溫下能夠體現其結構的優勢，常規材料遇高溫的膨脹現象在纖維材料的測試組中并不明顯，纖維收縮不易產生裂痕。同時，由于纖維板板面具有致密保護層，生產水泥過程中由于高溫產生的煙塵較難沉積，導熱性能大大提高，材料表面因長時間積灰而導致的溫度過高的問題得以解決，材料壽命大大增加。

3 結束語

水泥工業是國家基礎工業的支柱，水泥生產的高效性能夠大大促進國家基礎建設與前沿領域發展。水泥窯作為水泥生產的工具，窯體的技術性革命能夠使水泥生產效率出現質的飛躍。針對當前水泥窯由于高溫環境而產生的的相關問題，如磨損積灰、腐蝕泄露等，社會各界需要結合新技術進行設備的創新，通過改良化硅莫磚、無鉻化鎂鋁晶石窯磚澆筑技術、陶瓷纖維板等先進的概念技術，提高水泥窯生產中耐火材料的隔熱表現，最終實現水泥工業的高效生產。