20世紀水泥工業有兩次重大的技術突破，第一次是回轉窯在本世紀初得到全面推廣，第二次是窯外分解技術的出現，大大提高了水泥窯的熱效率和單機生產能力，促進了水泥工業向大型化、現代化的發展，而與水泥工業配套的耐火襯料，也反映出此發展趨勢。簡略地說，20世紀初至50年代是以粘土、高鋁質耐火材料來滿足以濕法窯為主的傳統回轉窯的生產需求。50年代以后，上述材料的性能進一步完善和提高，出現了以鎂質耐火材料來適應懸浮預熱、窯外分解窯技術的發展。

本文就水泥熟料生產的技術進展，尤其是窯外分解窯出現后的技術完善和進展對配套的耐火材料的發展作一探討。

1水泥生產技術的進展對耐火材料的需求

1.1傳統回轉窯對耐火材料的需求

早期的傳統回轉窯是料漿煅燒的濕法窯和料粉煅燒的干法長窯、余熱鍋爐窯，一般配用單筒和多筒冷卻機。窯的熱耗均在6500kJ/kg熟料以上，熟料在窯內煅燒溫度一般低于1350℃，燒成帶用普通高鋁磚，其余部份使用粘土磚，此后，出現了利用窯尾廢氣的立波爾加熱機以及配套的篦冷機，熱耗降低至5000kJ/kg熟料左右，熟料煅燒溫度超過1350℃，要求具有較高的耐火度和抗熟料化學侵蝕及抗震性能強的新品種耐火磚，此時，出現了特種高鋁磚、磷酸鹽磚及普通鎂質堿性磚，這些耐火磚滿足了生產需求，還進一步提高了一般的傳統窯襯料的使用周期，得以廣泛推廣應用。

1.2預熱器窯對耐火材料的需求

1.2.1襯砌部位的不同

傳統窯襯料主要用在回轉窯，冷卻筒和窯門罩，材質、磚型砌筑主要按回轉設備要求考慮的，立波爾窯除了回轉窯使用的襯磚外，增加了加熱機和篦冷機的襯砌，而預熱器窯的襯料只有部分用在回轉窯內，大部分用在形狀復雜的預熱器系統的設備內，所需襯料的材質、磚型、砌筑要求與回轉窯內襯料是不同的。

1.2.2窯溫及其影響

預熱器窯的配料率值中的硅酸率SM、鋁氧率IM較傳統窯高，熟料煅燒溫度高，再加上多風道燃燒器形成的高溫，使整個窯內氣流和物料溫度遠遠超過傳統窯相似部位的溫度，國外的大型預熱器窯內熟料煅燒溫度超過1400℃，熱耗低于3500kJ/kg熟料，在此高溫情況下，熟料中的鈣硅融熔物和堿硫化合物與Al2O3形成低溫共熔體，在工況苛刻的窯上，幾天之內可將高鋁質襯磚損壞，只得在窯內大量使用堿性磚，窯內堿性磚的長度約（7～10）D。

1.2.3堿硫揮發性組分的侵蝕及影響

預熱器系統內，堿硫氯等化合物組分揮發凝聚，反復循環導致窯料中這些組分的富集，在系統下部的預熱器、進料室、上升煙道等溫度較高的部位易結皮阻塞、干擾正常生產。此外，襯料受堿氯硫化合物的氣體和結皮物的侵蝕，形成膨脹性堿裂損壞，在上述易結皮部位，采用系列耐堿侵蝕的半酸性粘土磚和耐火澆注料。

另一差別在回轉窯內，部分富集的堿氯硫化合物隨窯料從預熱器進入窯內，在熟料煅燒過程中，部分化合物揮發，侵蝕窯內未結皮的襯磚，而熟料內的化合物因熔融溫度較低，在高溫煅燒部位以液相形式存在熟料內，侵蝕燒成帶和上下過濾帶的襯磚，給上述部位的窯內襯磚提出了較高的抗堿氯硫化合物的侵蝕功能的需求。

1.2.4窯速的影響

常規窯的窯速為1r/min，而預熱器窯的窯速為2r/min，窯速高，窯內火焰和窯料之間溫差對襯磚造成的熱震破壞次數增大，遭受的軸向擠壓和向下的推力增強，對襯磚的強度和襯砌縫隙以及膠泥的性能均提出了要求。

1.2.5材質的差別

預熱器窯內的襯磚不論從窯溫、窯在回轉過程中造成的機械應力，以及堿氯硫化合物的化學侵蝕均提出了比立波爾窯更高的要求，在此期間出現了半直接接合鎂鉻磚、直接接合鎂鉻磚和白云石磚等產品。此類產品耐火度高、抗熟料和堿氯硫等化學侵蝕，抗熱震等機械性能強，掛窯皮性能優良，進一步滿足了各種不同生產方式窯型的需求。

1.2.6系統內不動設備結構復雜的影響

預熱器系統內不動設備多而形狀復雜，為簡化磚型，一方面制定標準化的磚型，在圓形和圓錐部位采用配磚設計，簡化磚形數量，另一方面在形狀復雜的部位使用耐火澆注料，相應減少磚形數量，通過上述措施，一套預熱器窯的磚型數量由原來的120種減少至20余種，由于不同部位對耐火澆注料的需求，促進了它的發展。

1.2.7節能要求

預熱器窯不動設備的表面散熱面積>1m2/d.t熟料，筒體散熱損失較大。減少襯體散熱損失，不僅降低能耗，更重要的是維持系統內的溫度，提高入窯物料分解率，有利于保持窯內熱工制度正常和穩定。在此需求下，出現了導熱系數低，工況溫度高，容重輕的硬質硅酸鈣板隔熱材料和性能優良的隔熱磚。

1.3窯外分解窯對耐火襯料的需求

70年代中期，在預熱器窯生產的基礎上，出現了窯外分解窯，在窯尾預熱器系統內增設分解爐，從冷卻機抽熱風通過三次風管入分解爐內作燃燒空氣。分解爐內燃料提供的熱量供生料分解用，煅燒熟料的熱量由窯頭燃燒器提供。由于生料分解所需的熱量較熟料煅燒的熱量多，在生產過程中，約60％的燃料由分解爐提供，而40％的燃料由窯頭燃燒器供應，因而在同一直徑的窯，產量幾乎增加了1倍以上，熱耗相應降低。窯外分解窯出現后，就成為水泥生產技術發展的主流，在世界各國廣為發展。窯外分解窯是從預熱器窯技術發展的，耐火材料的技術要求基本和預熱器窯接近，差別在于：

(1)在相同產量的情況下，窯外分解窯在燒成帶的熱力強度較預熱器窯有較大程度的下降，入窯物料分解率提高，燒成帶的窯皮長度較預熱器窯有所增長，窯內同一部位使用相同材質的耐火磚，則磚的使用周期有所提高。

(2)窯尾物料分解率提高，窯尾廢氣溫度增加，窯料內所含的堿氯硫相同的情況下，窯外分解窯在預熱器系統下部設備內的襯磚所遭受的堿氯硫侵蝕較預熱器窯重些。

(3)窯速加快至3r/min，對窯內襯磚的熱震破壞和機械應力增大。