李思源，汪海濱

淺析《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》出臺(tái)的必要性

Explain The Published Necessity of

李思源，汪海濱

《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)已于近日通過(guò)審查，即將發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)在總結(jié)我國(guó)新型干法水泥窯用耐火材料近30年實(shí)踐的基礎(chǔ)上，制定了水泥窯用耐火材料的設(shè)計(jì)、選材、施工、使用和維護(hù)規(guī)程，對(duì)推動(dòng)我國(guó)水泥工業(yè)預(yù)分解窯技術(shù)和耐火材料的發(fā)展具有重要意義。

1 標(biāo)準(zhǔn)的編制過(guò)程

上世紀(jì)90年代，我國(guó)水泥預(yù)分解窯正值發(fā)展初期，當(dāng)時(shí)影響新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)推廣的主要因素，除了國(guó)產(chǎn)化的主機(jī)關(guān)鍵設(shè)備制造技術(shù)尚有待攻關(guān)改進(jìn)外，國(guó)內(nèi)耐火材料的品種、質(zhì)量及工藝技術(shù)管理和窯操人員的技術(shù)掌握也是影響新型干法水泥技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮的重要原因。業(yè)內(nèi)人士對(duì)新型干法窯用耐火材料的應(yīng)用要求、受到哪些生產(chǎn)工藝條件和設(shè)備的影響、怎樣的質(zhì)量才算合格、窯襯的設(shè)計(jì)施工和應(yīng)用方法、如何保證窯襯的正常使用壽命等都沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，也沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒。為了推動(dòng)新型干法水泥技術(shù)應(yīng)用，盡快實(shí)現(xiàn)新型干法水泥生產(chǎn)線達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)，原國(guó)家建材局組織一批業(yè)內(nèi)專家編撰了《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》試行本，其內(nèi)容主要是借鑒國(guó)外先進(jìn)水泥窯用耐火材料生產(chǎn)商的操作手冊(cè)，并結(jié)合我國(guó)當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)的現(xiàn)狀所編，雖算不上是標(biāo)準(zhǔn)卻對(duì)我國(guó)新型干法水泥工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到了重要的指導(dǎo)作用。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著新型干法水泥技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國(guó)預(yù)分解窯熟料產(chǎn)量增長(zhǎng)了40余倍，窯的規(guī)模大幅度提高，工業(yè)廢物消納量大量增加，有害物排放限制值逐步嚴(yán)格。隨著水泥窯用耐火材料在水泥生產(chǎn)過(guò)程中所承受的熱、熱化學(xué)、熱機(jī)械應(yīng)力大幅增高，對(duì)耐火材料提出了更高的要求，進(jìn)而促進(jìn)了我國(guó)水泥窯用耐火材料的技術(shù)進(jìn)步，如今在品種、性能、使用、維護(hù)等方面已經(jīng)上了一個(gè)新的臺(tái)階。為了落實(shí)水泥工業(yè)“十二五”規(guī)劃，亟需根據(jù)我國(guó)水泥窯用耐火材料技術(shù)進(jìn)步和水泥企業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)制定一部對(duì)我國(guó)21世紀(jì)水泥工業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐的《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》。下面就目前水泥窯用耐火材料與上世紀(jì)90年代的差別，闡述制定水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用標(biāo)準(zhǔn)的必要性和緊迫性。

2 標(biāo)準(zhǔn)編制的必要性和緊迫性

2.1 水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)用耐火材料承受的工況差別

窯的規(guī)格和產(chǎn)能變化：上世紀(jì)90年代開始國(guó)產(chǎn)最大預(yù)分解窯規(guī)格為?4m×60m，2000t/d級(jí)，該窯產(chǎn)量現(xiàn)已提高至3000t/d級(jí)。國(guó)內(nèi)目前最大窯規(guī)格為?6m×96m，12000t/d，這意味著窯內(nèi)耐火材料襯里所承受的熱機(jī)械應(yīng)力大幅增加。

原燃料性能變化：90年代我國(guó)水泥工業(yè)主要使用低堿、硫、氯的原料，少量使用一些低堿、硫、氯的工業(yè)廢料作原料，目前，我國(guó)水泥工業(yè)大量使用含堿、硫、氯的工業(yè)廢物作原燃料，相應(yīng)增加了回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)耐火襯里的化學(xué)應(yīng)力。90年代水泥回轉(zhuǎn)窯燃料主要為煙煤，揮發(fā)分一般控制在20%～30%，全硫含量低于2%。隨著燃料價(jià)格大幅上漲，水泥工業(yè)大量使用揮發(fā)分低于10%、含硫量約3%的燃料，在生產(chǎn)過(guò)程中易產(chǎn)生火焰集中及堿硫循環(huán)，對(duì)耐火材料提出較高的抗熱化學(xué)需求。

熟料質(zhì)量變化：從2000年開始，我國(guó)熟料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，熟料煅燒溫度從90年代平均低于1360℃提高至1400℃左右，熟料煅燒溫度的提高，必然帶來(lái)熟料強(qiáng)度的增長(zhǎng)。十二五期間，隨著水泥標(biāo)號(hào)的進(jìn)一步提高，熟料質(zhì)量須進(jìn)一步提高，熟料煅燒溫度近期可能接近工業(yè)化國(guó)家的水平。

2.2 耐火材料品種差別

90年代初期，大中型預(yù)分解窯使用的堿性磚幾乎全部進(jìn)口，主要為鎂鉻磚和無(wú)鉻的鎂鋁尖晶石磚。鎂鉻磚的鉻含量較高，尖晶石磚只能滿足當(dāng)時(shí)的工況條件，產(chǎn)品性能較低。發(fā)展至今，一些國(guó)產(chǎn)鎂鉻磚的含鉻量有一定程度的下降，鎂鋁尖晶石的抗熱化學(xué)侵蝕及性能穩(wěn)定性均有大幅提高。

90年代初期開始推廣使用特種高鋁質(zhì)抗剝落磚，現(xiàn)在這類磚和硅莫系列磚正在大量應(yīng)用，部分性能優(yōu)良的襯磚已用于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)堿性磚使用部位，大幅降低了筒體表面溫度。

90年初期開始應(yīng)用性能優(yōu)良的低水泥耐火澆注料、硅酸鈣板，而目前滿足不同工況的不同品種的低水泥耐火澆注料及硅酸鈣板已廣泛應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)裝備上。

2.3 襯里結(jié)構(gòu)的差別

90年代初期，水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)耐火襯里主要為耐火磚結(jié)構(gòu)，約占總量的85%以上，隨著低水泥耐火澆注料的推廣應(yīng)用，耐火磚結(jié)構(gòu)已降至50%以下。耐火磚外形尺寸精度大為提高，襯里結(jié)構(gòu)托磚板間距從＜2m提升至3m，托磚板與托磚已發(fā)展為密閉結(jié)構(gòu)。耐火澆注料錨固釘從單一Y型發(fā)展為各種型式，材料已從單一金屬發(fā)展為金屬和非金屬。

90年代初期，硅酸鈣板等隔熱材料正待推廣，襯里厚度一般超過(guò)300mm（高溫部位400mm），單位熟料襯里重量＞1t耐火材料/t/d，單位熟料筒體散熱損失一般為≈418kJ/kg。目前襯里厚度一般為230mm，單位熟料襯里重量0.6～0.75t耐火材料/t/d，單位熟料筒體散熱損失≈209kJ/kg。

2.4 耐火材料施工的差別

90年代初期，國(guó)產(chǎn)裝備最大規(guī)模2000t/d級(jí)生產(chǎn)線，回轉(zhuǎn)窯直徑為4m。襯里主要為耐火磚結(jié)構(gòu)。耐火澆注料攪拌為小型裝備，現(xiàn)場(chǎng)施工裝備較為簡(jiǎn)單，以人工施工為主。

目前，國(guó)產(chǎn)裝備如5000t/d級(jí)生產(chǎn)線，回轉(zhuǎn)窯直徑5m，預(yù)熱器直徑＜7m，襯里為耐火磚、耐火混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，耐火材料約3000t；而10000t/d級(jí)回轉(zhuǎn)窯直徑6m，預(yù)熱器直徑為9.6m，耐火材料約需5000t，現(xiàn)場(chǎng)必須配置大型裝備，如大型砌磚機(jī)、耐火混凝土攪拌機(jī)、噴涂機(jī)械等。施工條件的變化，必然帶來(lái)施工標(biāo)準(zhǔn)的變化。

2.5 耐火材料使用和維護(hù)的差別

90年代初，耐火材料的使用周期短，更換周期一般低于6個(gè)月，平均噸熟料磚耗超過(guò)1000kg，技術(shù)先進(jìn)的大型預(yù)分解窯磚耗一般＞650g/t熟料。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)大中型預(yù)分解窯投入生產(chǎn)的數(shù)量超過(guò)千臺(tái)，一些大型水泥生產(chǎn)企業(yè)在耐火材料的使用與維護(hù)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，大型預(yù)分解窯的磚耗大幅降低，較好的約300g/t熟料，先進(jìn)的低于200g/t，回轉(zhuǎn)窯的檢修周期超過(guò)12個(gè)月，一些生產(chǎn)數(shù)據(jù)接近國(guó)際先進(jìn)水平。

現(xiàn)在，絕大多數(shù)企業(yè)已明確了耐火材料管理在企業(yè)中的重要性。重視生料、熟料的成分與細(xì)度，燃燒器的正確使用,回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)耐火材料的升溫與冷卻控制,檢修、停窯的控制,運(yùn)行中耐火材料的監(jiān)控與窯皮的控制操作及回轉(zhuǎn)窯裝備運(yùn)行中的控制等，形成一個(gè)完整的體系。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前，我國(guó)預(yù)分解窯數(shù)量和產(chǎn)能均居世界首位，人們對(duì)水泥窯用耐火材料的應(yīng)用已具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?；剞D(zhuǎn)窯系統(tǒng)襯里內(nèi)耐火材料產(chǎn)品性能變化較大，其熱、熱化學(xué)、熱機(jī)械應(yīng)力均較上世紀(jì)90年代初有大幅度提高，對(duì)耐火材料材質(zhì)性能，襯里設(shè)計(jì)和施工以及使用、維護(hù)有較高的技術(shù)要求。建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》的制定，正是順應(yīng)了這一時(shí)代的要求。這是我國(guó)首部由國(guó)家正式下達(dá)標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃，有組織地編寫并經(jīng)國(guó)家正式審定后的水泥窯用耐火材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?！端嗷剞D(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》的出臺(tái)，將規(guī)范我國(guó)水泥窯用耐火材料使用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保障水泥窯的運(yùn)行質(zhì)量，有利于我國(guó)水泥工業(yè)耐火材料使用效果的整體提高，為21世紀(jì)水泥窯用耐火材料的發(fā)展提供了良好的技術(shù)平臺(tái)和支撐，有利于促進(jìn)我國(guó)水泥工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)整，從而保證我國(guó)水泥工業(yè)的健康發(fā)展?！?/p>

TQ172.622.9

A

1001-6171（2012）06-0095-02

建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所，北京100024；

2012-08-07；編輯：沈穎