20世紀80年代以來，大量固體廢棄物被用作原料、燃料，致使耐火材料所承受的熱應力、機械應力和化學侵蝕大幅度增加，使用周期縮短，耐火材料消耗增加。一些耐火材料公司針對上述市場需求情況，推出了一批新品種耐火材料、新的設計技術和施工技術，延長使用周期和降低耐火材料的消耗，取得明顯的效果。現將應用較為廣泛的新品種襯料及有關技術要求介紹如下：

1、堿性耐火材料

①鎂鉻磚。具有良好的高溫性能，良好的抗SiO2侵蝕和抗氧化還原作用，及優良的高溫強度，較好的掛窯皮能力，被大量使用在水泥窯燒成帶。但在氣體內鉻化物含量超過10mg/m3，水溶液含鉻量超過0.5mg/m3時，將對人體產生極為嚴重的危害，從20世紀80年代中期，由于環保、衛生等方面的原因，鎂鉻磚的使用受到一定的限制。

②尖晶石磚。20世紀90年代出現的尖晶石磚，不但具有較強的掛窯皮能力，而且在抗堿、硫熔融物和熟料液相侵蝕的能力，抗熱震和窯體變形產生的機械應力及在抗熱負荷等方面，具有一系列的優點，性能優于鎂鉻磚，成為當今世界堿性磚技術發展的主流。

③鎂鋯磚。氧化鋯熔化點為2715℃，溫度超過1660℃才被熟料侵蝕，因此鎂鋯磚具有較高的耐火度。而氧化鋯顆粒的另一特點是顆粒四周形成微裂紋，從而吸收外部應力，在熱態和冷態條件下，具有較大的抗斷裂強度。在與尖晶石磚的系列對比試驗中，鎂鋯磚對SO3、CO2、堿氯蒸汽等有害物抗侵蝕能力，對熟料液相抗侵蝕能力，氧化還原氣氛對其的影響及耐壓強度等方面都具有明顯的優點。

2.高鋁質耐火材料

氧化鋁含量小于25%的耐火材料，具有較好的抗堿侵蝕性能，但耐火度較低，而氧化鋁含量較高的耐火材料，其耐火度高，但抗堿侵蝕能力較差，當工業固體廢棄物大量用作原燃料時，在超過1200℃的部位，出現堿富集，高鋁質耐火材料很難適應。由于碳化硅具有較強的抗堿性能，與堿反應后，生成一層黏性極高的、又無裂紋的保護層。其sic具有極高的導熱性能和耐磨蝕性能，所以由Al2O3、Sic組成的高耐堿性耐火材料相繼出現，并產生非常好的效果，能滿足燒成系統分解爐、回轉窯、窯門、篦冷機、三次風管、前窯口等不同部位工況和需求。

3.保溫材料

在常規耐火襯料設計時，保溫材料一般采用硅酸鹽鈣板，而固體廢棄物在窯中處理時增加了堿氯硫的富集量，如果沉集在硅鈣板中，易使硅鈣板粉化，熱損失加重，同時會嚴重腐蝕金屬錨固件，影響工作層的正常使用。為緩和此狀況，現出現了隔熱耐火澆注料來取代硅鈣板，并取得了明顯的效果。

4.錨固件

隨著水泥工業的迅速發展，相應一些減緩金屬腐蝕的設計技術及耐腐蝕性強的材料也相繼出來，主要有如下幾個方面：

①在一些堿、氯、硫富集的部位，使用澆注料時，采用抗堿氯硫侵蝕的陶瓷錨固件，這樣就緩解了因煙氣侵蝕金屬錨固件而導致耐火材料的損壞，延長了耐火材料的使用周期。

②近年來研究表明，在金屬錨固件表面涂上一層抗堿氯硫侵蝕的涂層，將有害物與金屬錨固件隔開，有效地保護錨固件，延長其使用壽命，從而提高耐火襯料的使用周期。

③由于錨固件的腐蝕主要是因煙氣穿過膨脹縫、耐火襯料的裂縫等等進入材料內部結構，在高溫下直接侵蝕錨固件，影響耐火材料的正常使用，有些廠家已經將材料設計為兩層，工作層和輕質隔熱層，將膨脹縫錯開，阻塞了煙氣的進入，有效地保護了金屬錨固件，進而促進耐火襯料的正常使用。同時，由于耐火襯料分為兩層，輕質隔熱層的容重遠遠低于工作層，所以整體耐火襯料重量減輕，減緩了錨固件的機械應力，從而延長其使用壽命。

5.合理選用耐火材料

根據預分解窯生產特點，以及窯內襯料所承受的化學及熱應力、機械應力等，對于生產系統各主要設備內耐火材料的選用大致如下：

①燒成帶和上下過渡帶均使用堿性磚，其品種有鎂鉻磚、尖晶石磚、含鋯和不含鋯的特種鎂磚及白云石磚等。在窯皮不穩定甚至常有露磚的過渡帶內一般選用尖晶石磚，在堿硫侵蝕嚴重的窯內，選用硅莫磚（Sic浸滲高鋁磚），在堿硫侵蝕低的窯內也可選用鎂鉻磚。生產規模小、窯溫低、堿硫侵蝕低的上過渡帶后端可考慮特種高鋁磚。在分解帶內的熱端部位，若磚受侵蝕較快，壽命太短，也可采用硅莫磚或尖晶石磚，否則可用特種高鋁質磚。分解帶的其余部位，則應采用特種高鋁質磚。

②大型窯的窯門罩及篦式冷卻機喉部和高溫區內溫度偏高的部位（1250℃以上），可采用抗剝落高鋁磚、硅莫磚或特種高鋁磚做工作層材料。

但從襯體的使用壽命、襯體的牢固性及材料的施工性能等來考慮，宜采用低水泥高強、高鋁耐火澆注料，并根據工況條件來選用。

③在窯尾預熱部位包括窯內分解帶以后的部位，預熱器和分解爐系統，三次風管系統內，襯料表面溫度>1200℃的部位，應采用硅莫磚、抗剝落磚或特種高鋁磚，或采用與上述磚性能接近的低水泥高強高鋁質耐火澆注料，上述部位的襯料表面溫度<1200℃，應采用系列耐堿磚或耐堿澆注料。

④窯口部位可采用耐磨性能優良的特種高鋁質耐火磚和高鋁碳化硅耐火澆注料。燃燒器外保護襯一般采用低水泥型高鋁-碳化硅質耐火澆注料或特種高鋁質耐火澆注料。但是必須注意到，各條生產線使用的原燃料成分及性能差別很大，裝備經長時期使用后，筒體及殼體變型情況也不一致，因此每條生產線必須按其生產特點及各種應力作用的情況，綜合分析判斷，針對存在的問題，選用對在生產中出現應力集中的部位選用抗應力的耐火襯料制品，只有這樣才能提高襯料的使用周期。

6.耐火材料的設計

襯料設計是提高襯料使用周期重要的環節，設計時必須做好合理地選用襯料，設計時采取措施減少襯料承受的熱、機械應力、合理地選擇磚型、減少熱損失及增強襯體的牢固性。

①合理地選擇磚型尺寸。襯料設計時，首先應對系統內裝備的形狀和生產特點作分析判斷，盡可能地選用耐火澆注料，以減少襯磚的使用。

②減少筒體散熱損失。襯料設計時應盡量減少筒體溫度，減少散熱損失，有利于燒成系統內熱工穩定，此外筒體溫度愈低，則金屬筒體變形愈小，對襯料產生的熱機械應力也愈小。

③增強襯體的牢固性。生產過程中，襯料受熱、機械作用，造成裝備的某些部位襯體出現塌跨現象，解決襯體牢固性也是提高襯料使用周期的一個重要方面。預分解窯生產過程中，襯磚承受各種形式的熱、機械應力的作用，窯內襯磚的損壞和掉磚事故的原因是多方面的，除了襯磚和火泥泥漿的選用以及生產操作因素外，在襯磚設計時，磚型、磚縫以及檔磚圈的型式和設置部位直接影響襯磚的牢固。不動設備襯體設計時，磚型、托磚板、錨固件的型式和設置部位必需考慮周到。

④部分設備特殊部位襯體的特種要求。在系統設備的部份襯墻設計中，必須解決的特殊技術要求，如大型裝備的頂蓋、重堿硫氯侵蝕部位的托磚板，需防止氣流接觸，篦冷機的直角墻體，以及燃燒器的澆注料和錨固釘的配置，都對襯料設計和襯料提出了相應的技術要求。

作者：陶貴華

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