高长贺-新型干法水泥窑无铬化配套技术的研究与应用

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1、新型干法水泥窑无铬化配套技术的研究与应用高长贺1)，夏文斌1)，马淑龙1),2)，马飞1)，王治峰1)1)通达耐火技术股份有限公司，北京，邮编100085;2)中国地质大学材料科学与工程学院，北京，邮编100038;摘要随着水泥窑生产工艺的改进和机械性能的提高、水泥产量也日益增大，对耐火材料要求也越来越苛刻。本论文根据水泥窑高温带用耐材的使用要求，通过烧成带选用方镁石-复合尖晶石砖，过渡带选用塑性相复合低导硅莫砖，替代现有镁铬砖加镁铝尖晶石砖的配砖方案，形成一套高温带用无铬产品配套方案。该方案不仅实现了水泥窑高温带用耐材的无铬化，同时还具有环保、节能降耗和长寿命的优点。关键词水泥窑，高温带

2、，无铬化，方镁石复合尖晶石砖，塑性相复合低导硅莫砖AbstractWiththedevelopmentofproductionprocessandmechanicalperformanceofcementkilns,therequirementtotherefractoriesishigherwhenthecementoutputincreasing.Accordingtotherequestsofrefractoriesusinginhigh-temperaturebeltofcementkiln,thepaperworksoutasetofmatchingprogramwithchro

3、me-freeproducts.Theprogramismagnesite-compositespinelbricksusinginthefiringzoneandplasticphasesiliconmullitebricksusingintransitionalzone,whichtoreplacecurrentmagnesite-chromebricksandmagnesite-spinelbricks.Theprogramrealizeschrome-freeincementkiln,atthesametime,ithastheadvantagesthatenvironmental

4、protection,low-energyconsumptionandlongservicelife.Keywords:cementkiln,high-temperaturebelt，chrome-free,periclase-compositespinelbricks,plasticphasesiliconmullitebricks1.前言一百多年来，水泥回转窑经历了漫长的演变和发展过程。从湿法长窑，立波尔窑到现阶段的悬浮预热器窑和预分解窑，其高温段耐火材料选择与开发为水泥工业发展与进步起到至关重要的作用。大型预分解窑与传统窑相比，窑温增高，窑速增快。镁铬砖凭借其优良高温稳定性和挂窑皮性

5、能从诞生一直广泛应用于水泥回转窑的烧成带和过渡带，直至今日仍然有很多水泥窑还主要依靠镁铬砖来运转。但镁铬砖在使用过程中及使用后会生成水溶性六价铬盐化物R2CrO4和R2(Cr,S)O4，这些化合物化学稳定性高，而且是水溶性致癌物质，会造成严重的环境污染。如何解决含铬耐火材料造成的“铬公害”问题已成为工业发展中需要重点解决的问题[1-3]。镁铝尖晶石砖以镁砂和预合成的镁铝尖晶石为原料制得。其凭借良好的高温性能和抗碱侵蚀能力，目前被广泛应用于水泥窑上下过渡带，尤其是过渡带和烧成带末梢部位。但是镁质产品的高的导热系数使得窑体温度过高，造成能源浪费[4-7]。近些年，硅莫砖在水泥窑的过渡带上使用越

6、来越普遍，仅在轮带区其使用还存在一定的限制。由于硅莫砖导热系数比镁铝尖晶石砖小，如果能改进其高温性能、提高韧性，进而可延长其使用范围，使其与烧成带无铬砖相连接，将有效降低能源的损耗[8]。本论文立足于推动新型干法水泥窑用耐火砖无铬化进程并实现节能长寿命的目的。通过分析水泥窑高温带用耐火材料的技术特点和要求，并结合通达公司在该领域的创新性研究实践。通过烧成带用方镁石-复合尖晶石砖，避免了镁铬砖的六价铬污染问题，达到水泥窑高温带用耐材的无铬化；过渡带用塑性相复合低导硅莫砖，解决了该部位使用镁铝尖晶石砖或镁铬砖的筒体温度较高的问题，实现水泥窑高温带用耐材的节能效果。从而实现新型干法水泥窑无铬化配

7、置。2.水泥窑高温带耐火砖无铬化配套技术的研究2.1目前我国主流配套方案目前国内大型干法水泥窑高温带用耐火材料的标准配套方案是：烧成带采用直接结合镁铬砖，过渡带采用镁铝尖晶石砖。但该配套方案存在以下主要问题：第一，直接结合镁铬砖使用或废弃处理不当会产生严重的六价铬污染问题。随着人们环保意识的提高，欧美等国已通过立法来限制镁铬砖的使用，并开发出适合水泥窑高温带使用的无铬砖。而在国内，水泥窑的高温带，尤其是烧成带，大部分还是