我国水泥预分解窑用耐火材料的发

半个世纪以来，世界水泥总产量从1950年的1.3亿吨增加到2008年的28.6亿吨熟料约22.8亿吨)，预计在20lo年世界经济复苏后，仍会出现较大的增长。世界水泥工业所消耗的耐火材料2005年为185万吨，其中碱性耐火砖消耗量为115万吨，非碱性的耐火材料为70万吨。

20世纪水泥工业有两次重大的技术突破，第一次是传统回转窑在20世纪初得到全面推广，第二次是预分解技术的出现，大大提高了水泥窑的热效率和单机生产能力，促进了水泥工业向大型化、现代化的发展，而与水泥工业配套的耐火材料，也反映出此发展趋势。简略地说，20世纪初至50年代是以粘土砖、高铝耐火砖来满足以湿法窑为主的传统回转窑的生产和发展。20世纪50年代以后，上述材料的性能进一步完善和提高，出现了镁质、特种高铝质以及各种成分的耐火浇注料来适应悬浮预热，随着预分解窑技术的发展带来新的技术需求使这些产品性能进一步得到优化、提高。进入21世纪，随着工业废物作水泥生产的代用原燃料的数量逐年增加，一些碱、氯、硫的化合物对水泥熟料生产和耐火材料带来了危害，促进了抗碱、氯、硫侵蚀的高性能镁质和高铝质耐火材料技术的发展，目前这种趋势仍在进行中。

一、预分解窑的发展历程

我国水泥工业一直以传统的回转窑为主导。20世纪60年代以前是以湿法窑为主，年代起立窑迅速发展，限于历史条件，50年代在国际上出现且60年代大量发展的预热器窑在我国没有得到发展。20世纪70年代中期，在预热器技术的基础上，国际上出现了新型干法预分解窑生产技术，产量成倍增长，热耗有较大下降，迅速在世界范围内发展。原国家建材局随即投入资金，组织人员进行开发，20世纪70年代中期至80年代初期为熟料烧成生产线实验研究开发阶段，其成果是投产了性能较差的几台小型预分解窑生产线，难于推广应用。直至20世纪80年代初，才有少量生产线投入生产，其规模为400～1000t／d，总年产能不足150万吨熟料。由于这些生产线的生料制备均为传统的干法窑生料制备，难于满足预分解窑的生产需求，以至于投产后工艺、装备事故不断，产品质量较差，运转率低，热耗高，产量低，经济效益差，难于大量推广应用。为改变上述状况，必须开展水泥生产过程中从生料制备至熟料煅烧的全部工艺装备技术，才能保证预分解窑生产线正常生产。

从20世纪80年代起，我国水泥工业在国内开发成果的基础上，吸收了引进的大型生产线的技术，进行了10余项工艺、装备、自动化技术的试验研究和百余项装备的开发设计。上述集成创新的工艺装备技术集中在江西水泥厂2000t／d新型干法生产线上，投产后被誉为我国水泥工业发展史的重要里程碑。该生产线虽然达到科技攻关要求，但产量等主要技术指标距设计要求仍有较大差距，一些关键装备及其附属部件常出事故，影响生产。

为此，又进行了10余项水泥生产关键装备制造专利技术的引进，消化吸收，在国内试制后，于20世纪90年代中期在吉林双阳水泥厂2000t／d生产线上投人生产，做到生产线投产即达产的目标。

吉林双阳2000t／d级生产线虽然生产技术得以完善，但存在产量低，基建投资偏高的问题。20世纪90年代中期起，在引进装备专利制造、消化、吸收基础上，进行了再创新，开展了生料系统的单段破碎、均化装备及辊式生料磨系统装备和烧成系统的预热器分解炉、篦冷机、燃烧器等技术装备的开发。上述开发的工艺装备确保20世纪90年代后期投产的2000t／d级生产线产量增至2500t／d以上，运转率大幅提高，热耗下降了8％～10％，电耗也有较大幅度下降，且水泥产量质量优良，而投资仅增加5％～8％。由于产量大幅增加，促使单位投资大幅下降，这意味着新型干法预分解窑生产技术已全面成熟，而且单位熟料投资较传统的回转窑、立窑均低，且性价比高，经济效益好，为2l世纪新型干法预分解窑生产技术和产能的发展打了坚实的基础。

21世纪为我国预分解窑大发展的时期，随着国内经济的高速发展，为满足市场的需求，开发并兴建了大型3000t／d级、4000t／d级、5000t／d级、6000t／d级、10000t／d级系列国产装备生产线，目前已投入生产的预分解窑熟料生产线已超过1000台。预分解窑熟料产能从2000年的0.64亿吨，增至2008年的6.51亿吨(水泥产量8.68亿吨)，见表l一，这个数量超出世界七任何一个洲的水泥产量，与此同时我国新型干法预分解窑生产技术装备也大量输出至海外，占2007年世界兴建水泥生产线总产能的35％以上。

2008年我国水泥产能18.7亿吨，其中新型干法水泥1l亿吨，水泥产量14亿吨，人均年消费量超过1050kg，预分解窑水泥产量约8.68亿吨，人均消费量低于670kg，尚有一定的发展空间。2009年在建水泥生产线418条，产能6.2亿吨，另外还有已核准尚未开工的生产线147条，产能2.1亿吨，这些生产线全部建成后，预分解窑水泥产能将达到.3亿吨，产能将出现严重过剩。为此，水泥工业将严格控制新增水泥产能，执行等量淘汰落后产能的原则，对尚未开工水泥项目一律暂停建设并进行一次认真清理，支持企业在现有生产线上进行余热发电、粉磨系统节能改造和处置工业废物以及城市污泥与垃圾等综合利用。新项目水泥熟料烧成热耗要低于105kg标准煤／t熟料，水泥综合电耗小于90kW?h/t水泥，石灰石储量服务年限必须满足30年以上，废气粉尘排放浓度小于50mg／m3(标准状况)。这意味着国内水泥工业生产将从数量增加转为质量提高，对生产提出更高的要求。同年国际上水泥总量估计为28.6亿吨，人均消费总量低于300kg，尚有较大的发展空间，只有通过技术进步，才能在国际市场上得到发展。也就是说，新型干法水泥在今后较长的时期内，国内还要发展，而国际上还有更为广阔的市场，新型干法水泥生产技术必将进一步提高。

二、耐火材料的发展过程

耐火材料是保证熟料煅烧正常生产的重要原材料，预分解窑用耐火材料的发展促进了水泥生产和技术进展。

在早期试验研究发展阶段，由于生产线规模小，使用的耐火材料都是用于传统回转窑的粘土质和高铝质材料。20世纪80年代初期，冀东、宁国等大型新型干法生产线引进时，限于当时的技术水平和国内缺乏预分解窑所需的品种，以至于整条生产线所需的耐火材料及备品全套引进。20世纪80年代中期兴建的江西水泥厂2000t／d生产线上使用的耐火材料由中国建筑材料科学研究院耐火所负责产品开发，天津水泥工业设计研究院负责全套烧成生产线耐火衬料的图纸设计，首次对全系统进行配套使用，虽然当时材料的品种不全，且性能不够完善，但在品种开发、窑衬设计、工程施工及生产应用等方面，取得了不同程度的认识和提高。

随着预分解窑生产及技术发展，耐火材料的品种和质量也随之提高和完善，产能也相应增加，至20世纪90年代中期，形成了耐碱耐火砖系列产品，耐碱浇注料系列产品，刚玉质和高铝质低水泥耐火浇注料产品，硅酸钙板及硅藻土系列隔热材料产品，部分碱性耐火砖系列产品，上述产品在近年来的预分解窑生产大发展的过程中，性能得到进一步优化提高，与此同时，还开发出一些新的品种来满足生产的需求。目前，碱性耐火砖可以满足5000t／d级及其以下规模生产线的需求，高铝质、粘土质的材料和耐火浇注料以及隔热衬料完全满足12000t／d级及其以下规模生产线的需求，有些还出口到国外。在此期问，耐火衬料的设计由初期的全套引进，通过消化吸收、生产实践及优化提高，逐步转为自行设计，已完全能承担不同规模的全套预分解窑生产线的图纸设计。此外，通过上千条生产线的现场施工，施工技术在实践过程中全面提高，目前不仅承担国内不同规模的预分解窑耐火衬料施工图的设计，还随装备大量出El至国外，可以说在设计和施工方面已能完全胜任生产发展的需求。

20世纪90年代中期，在原国家建材局组织下，由研究、设计、施工、耐火材料制造、水泥生产厂家的有关人员通过两年的努力，完成了《水泥回转窑用耐火材料的使用规程》(以下简称《规程》)的编制，由原国家建材局于1995年8月审定颁布，《规程》对预分解窑用耐火材料的生产供应、设计施工和使用维护等各个环节都提出了明确的要求，同时明确在全国范围内预分解窑使用的耐火砖尺寸与国际接轨，采用国际通用的VDZ和砖型。这对延长窑衬的使用寿命，提高熟料的产量和质量，降低能源和耐火材料的消耗量，以及耐火砖的标准化生产，降低生产成本，便于维护，保护设备安全，提高水泥生产的经济效益，起到指导作用，为预分解窑用耐火材料的生产技术发展作出了贡献。

改革开放的30余年来，我国工业迅速发展，钢铁和水泥的产量均居世界首位，耐火材料的生产能力、生产量和消耗量也稳居世界首位。我国耐火材料工业和水泥工业一样也是从“大而不强”，逐步转入“又大又强”的过程中。进入21世纪，随着水泥预分解窑生产技术和产能在我国快速增长，与之配套的耐火材料工业在我国迅速的发展，质量和产能不断提高，从2006年以后5000t／d回转窑内衬完成实施国产化配置，一些产品的技术性能已接近国际先进水平，有些还出口至国外。从总体来看，和国外优质产品相比，技术仍存在差距，目前5000t／d生产线烧成带和过渡带上用的碱性砖，回转窑分解带、窑门罩、篦冷机进料口部位的特种高铝质耐火砖，以及硅酸钙板、耐碱系列等产品性能有待进一步提高。此外，适用于工业废物作原燃料所生产的高化学应力的耐火材料还有待开发。

随着预分解窑技术进展和生产能力的进一步提高，与之配套的耐火材料必将取得进展，深信在较短的时间内，我国的预分解窑用耐火材料不仅在数量上，而且在技术性能上都将位居世界前列。

河南耐火材料厂 http://www.zzhoudd.com