国内在回转窑上使用较多的耐材是镁铬砖和镁尖晶石砖。镁铬砖由于存在六价铬污染问题，在环保上属于应淘汰产品。镁尖晶石砖导热系数大，不利于炉衬的隔热保温，而且成本较高。研究者根据武钢活性石灰回转窑的炉况及原燃料的实际情况，进行了磷酸盐结合复合预制件的开发。研制的耐火预制件的工作层采用均化矾土为主要骨料，能满足材料耐磨损性能的要求，成型后无需烧成，成本比传统镁铬砖、镁尖晶石砖降低了30%，而且杜绝了铬污染。工作层与保温层采用了基本相同的基质与结合剂体系，提高了两者的化学结合强度。工作层与保温层以锯齿形或齿轮形形成相互咬合的结构，可有效提高两者结合界面的抗剪切性能，使炉衬在动态下具有更高的整体结构强度。
耐火预制件体积膨胀性能的研究
回转窑炉体在滚动运行中需要保持炉衬与窑壳之间贴合紧密，防止炉衬与炉壳之间的空隙产生相对滑移造成炉衬的内应力破坏。因此，整体内衬体积在运行下应该具有适当的膨胀量，这需要在配方中加入膨胀剂。研究者选用了优质红柱石作为膨胀剂，利用红柱石在加热中晶体转化成莫来石结构产生的体积膨胀，而且耐热震性好，机械强度大，荷重软化点高，并具有较高的化学稳定性和抗化学腐蚀性，可以增强炉衬的高温性能。
试验时，研究者将膨胀剂分别以1a%～5a%(a为常量)的加入量加入到预制件配方，按照GB/T 5072.2-2008、GB/T 5988-2007，分别对成型后预制件工作层试样的耐压强度和重烧线变化率进行了检测，结果分析如下：
随着配方中膨胀剂加入量的增加，试样的耐压强度随之提高，但加入超过2a%后强度有下降的趋势;试样的重烧线变化率随着膨胀剂加入量的增加而显著增大。膨胀剂的加入量，需要根据炉衬的工作环境来综合考虑。加入量过少，炉衬会有残余收缩，影响整体强度和使用寿命;加入量过多，则会造成炉衬在使用中的过量膨胀，更易造成结构的损坏。从实验结果来看，配方中膨胀剂加入量在2a%左右时，复合炉衬的性能较好。
耐火预制件保温层保温性能的研究
为达到较好的保温隔热效果，研究者在预制件保温层配方中采用密度较低的轻质骨料，同时加入一定量的多孔材料，并分别比较了膨胀珍珠岩、蛭石、氧化铝空心球的使用效果。试验结果显示：加入氧化铝空心球，材料有较高的强度和较小的体积变化率;选用珍珠岩和蛭石对提高材料的隔热保温性能效果更好。
在综合考虑强度、耐高温性能和隔热性能后，研究者采用了氧化铝空心球、珍珠岩按一定配比加入的配方，试验时，他们将氧化铝空心球、珍珠岩分别按质量以1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1的比例复合加入到预制件保温层配方中，进行强度与导热性能的检测。结果分析如下：随着氧化铝空心球加入比例的增大，试样的烘干及烧后强度逐步增高;加入比例超过2∶1后，试样强度提高的幅度不是太大。试样的导热系数随着氧化铝空心球加入比例的增大而显著增大，材料的隔热保温性能随之降低。氧化铝空心球高温下的强度较高，体积变化稳定。珍珠岩在高温下体积膨胀率较大，可以提高保温隔热的效果，但强度低。基于结合强度、导热性能和成本等方面的综合考虑，当氧化铝空心球、珍珠岩按2∶1的配比添加时，预制件保温层的强度与保温性能指标较为均衡，可以满足回转窑内衬使用的要求。
