鄧學(xué)志

（中信重工機械股份有限公司， 河南 洛陽 471000）

水泥工業(yè)作為中國重工業(yè)的重要組成部分，在建筑業(yè)、輕化工業(yè)等重要支柱產(chǎn)業(yè)中占據(jù)核心地位，作為水泥工業(yè)的生產(chǎn)媒介，水泥回轉(zhuǎn)窯是水泥的主要生產(chǎn)工具，而水泥回轉(zhuǎn)窯所生產(chǎn)的水泥質(zhì)量極大程度取決于其內(nèi)壁所鑲嵌的耐火磚的質(zhì)量水平。因此，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，如何通過新型的澆鑄技術(shù)生產(chǎn)耐熱程度高、不易磨損的耐熱材料成為了促進水泥窯生產(chǎn)能力的重要問題[1]。

1 水泥窯因高溫導(dǎo)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(chǎn)環(huán)境溫度需求相對較高，在傳統(tǒng)工藝下，水泥窯的窯磚較為容易因為高溫而導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進而受熱膨脹出現(xiàn)裂痕發(fā)生原料泄漏，使水泥生產(chǎn)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(chǎn)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(dǎo)致水泥窯窯體中的窯磚磨損問題。窯磚的磨損將導(dǎo)致窯磚是自身質(zhì)量的虧損，隔熱性能逐漸降低，使得水泥窯窯體出現(xiàn)失溫狀況，進而影響水泥生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。

1.3 窯磚積灰問題

在水泥窯的實際生產(chǎn)過程中，常常因溫度過高而導(dǎo)致嚴重的積灰問題。由于傳統(tǒng)水泥窯內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不合理性和內(nèi)部氣流的流向復(fù)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(nèi)部窯磚的導(dǎo)熱性，降低窯磚散熱作用，影響生產(chǎn)效率[2]。

1.4 窯磚腐蝕問題

由于水泥原料為堿性，在高溫環(huán)境下，原料中的弱堿分子會加速電離，堿性進而逐步增加，導(dǎo)致窯磚的腐蝕問題較為嚴重。在長期腐蝕下，窯磚會發(fā)生性變，導(dǎo)致其熱穩(wěn)定性發(fā)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(shù)的應(yīng)用

隨著國家對工業(yè)創(chuàng)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(shù)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(gòu)成技術(shù)都取得了較為明顯的進步。通過對澆注料進行預(yù)制化的處理，水泥窯的耐火能力能夠大大提高，進而實現(xiàn)水泥窯的使用壽命與與運轉(zhuǎn)效率的大幅進步。雖然水泥工業(yè)的發(fā)展速度在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整下逐步降低，但是通過對科學(xué)技術(shù)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(fā)展更加符合新時代高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標，促進水泥工業(yè)整體的質(zhì)量進步，為新時代帶來創(chuàng)新價值。

2.1 改良型硅莫磚

近年來，硅莫復(fù)合磚是作為新型雙層復(fù)合耐火磚逐漸被應(yīng)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(dǎo)熱性成為了理想的過渡帶內(nèi)襯材料。然而，隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求不斷提高，傳統(tǒng)硅莫磚逐漸暴露出了許多缺點，例如在長時間的高溫生產(chǎn)環(huán)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(yōu)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(xiàn)為主要目的。隨著技術(shù)的進步與創(chuàng)新，通過向硅莫磚中加入塑性相以達到窯磚在高溫下的穩(wěn)定表現(xiàn)成為硅莫磚的發(fā)展新方向。塑性相與硅莫磚原料的結(jié)合能夠改變高溫下窯磚的結(jié)構(gòu)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?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)的降低與可修復(fù)性的增強[3]。在上述基礎(chǔ)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(chǎn)中的高溫步驟所產(chǎn)生的熱應(yīng)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(chǎn)效率。

同時，在水泥窯的水泥生產(chǎn)過程中，過渡帶作為水泥窯中最為薄弱的方面，高熱環(huán)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(xiàn)象在日常生產(chǎn)中較為常見。因此，過渡帶的窯磚需要具備高強度與低導(dǎo)熱性的重要特征，改良型硅莫磚能夠靈活應(yīng)用到過渡帶的窯磚燒制過程中，提高過渡帶環(huán)節(jié)的耐熱材料品質(zhì)，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(zhì)更加耐火，大大提高水泥窯在高溫狀態(tài)下的穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)的水泥窯生產(chǎn)中，鎂鐵尖晶石磚體常常被應(yīng)用于窯磚材料的煉制過程中，其能夠在窯內(nèi)環(huán)境較為良好的基礎(chǔ)上展現(xiàn)穩(wěn)定性與耐高溫性，而其在水泥窯的窯內(nèi)環(huán)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(xiàn)。同時，由于其價格與普通材質(zhì)的窯磚相比較為昂貴，逐漸阻礙了其應(yīng)用于窯磚制造的發(fā)展。

鎂鋁鋯磚近年來逐步發(fā)展的新型材料，能夠有效避免鎂鐵尖晶石磚的不穩(wěn)定的特點。鎂鋁鋯轉(zhuǎn)通過將鋁酸鋯進行一定量的調(diào)配，加入相應(yīng)溶劑進行調(diào)配，使氧化鋁能夠在燒制過程中通過與鎂元素的結(jié)合形成晶石，在系列的工業(yè)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?qū)Ω邷禺a(chǎn)生強大的耐受能力，提高磚窯在生產(chǎn)過程中的熱震穩(wěn)定性。同時，在高堿性的水泥生產(chǎn)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(yīng)，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(yīng)用

隨著中國科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，高分子纖維在工業(yè)生產(chǎn)中的作用逐漸被人們所發(fā)現(xiàn)。在水泥工業(yè)的生產(chǎn)中，通過將陶瓷纖維、有機試劑與相關(guān)配料進行調(diào)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(dǎo)致的裂痕問題與窯內(nèi)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(xiàn)其結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，常規(guī)材料遇高溫的膨脹現(xiàn)象在纖維材料的測試組中并不明顯，纖維收縮不易產(chǎn)生裂痕。同時，由于纖維板板面具有致密保護層，生產(chǎn)水泥過程中由于高溫產(chǎn)生的煙塵較難沉積，導(dǎo)熱性能大大提高，材料表面因長時間積灰而導(dǎo)致的溫度過高的問題得以解決，材料壽命大大增加。

3 結(jié)束語

水泥工業(yè)是國家基礎(chǔ)工業(yè)的支柱，水泥生產(chǎn)的高效性能夠大大促進國家基礎(chǔ)建設(shè)與前沿領(lǐng)域發(fā)展。水泥窯作為水泥生產(chǎn)的工具，窯體的技術(shù)性革命能夠使水泥生產(chǎn)效率出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。針對當前水泥窯由于高溫環(huán)境而產(chǎn)生的的相關(guān)問題，如磨損積灰、腐蝕泄露等，社會各界需要結(jié)合新技術(shù)進行設(shè)備的創(chuàng)新，通過改良化硅莫磚、無鉻化鎂鋁晶石窯磚澆筑技術(shù)、陶瓷纖維板等先進的概念技術(shù)，提高水泥窯生產(chǎn)中耐火材料的隔熱表現(xiàn)，最終實現(xiàn)水泥工業(yè)的高效生產(chǎn)。