機(jī)立窯水泥企業(yè)是中國水泥工業(yè)的特色，產(chǎn)量占全國的75%左右，構(gòu)成水泥生產(chǎn)的主體。隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，環(huán)保執(zhí)法的力度加大，以及ISO新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對立窯企業(yè)將是一個嚴(yán)竣的挑戰(zhàn)，因此立窯企業(yè)只有加大科技投入力度，依靠合理的生產(chǎn)工藝、先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備、科學(xué)的管理方法，徹底的粉塵治理，才能夠以低成本的投入，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)低消耗(即各種生產(chǎn)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益)達(dá)到現(xiàn)代化的水泥生產(chǎn)要求，所以立窯企業(yè)的存是符合中國國情的。

機(jī)立窯是我國建材工業(yè)中大量消耗能源的窯爐之一，節(jié)約能源顯得十分重要。十幾年來隨著機(jī)械化立窯的不斷發(fā)展，對優(yōu)質(zhì)耐火材料的需求也日益迫切，這種市場需求，有力地促進(jìn)了我所在耐火材料方面的研究更進(jìn)一步，并向優(yōu)質(zhì)高效、多品種、系列化發(fā)展，在提高質(zhì)量、發(fā)展品種方面又取得了一定的成績。至今在全國400多機(jī)立窯廠家使用實(shí)踐表明，可降熱耗15-20%，且改善操作工況，為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)創(chuàng)造良好的條件。

一、目前立窯窯襯方面主要問題是

1、立窯高溫帶煉邊，窯內(nèi)偏火。

2、工人用釬處理窯面，造成耐火磚凹凸不平。

3、耐火磚后移，磚縫受熟侵蝕大塊脫落，導(dǎo)致穿火。

出現(xiàn)以上問題是因?yàn)槲覀兞⒏G工作層是選用了普通的高鋁磚和差搟不燒磚。一般普通型的高鋁磚Al2O3含量在50%左右，多的達(dá)50-60%，最高使用溫度1300℃。這些硅鋁質(zhì)襯里與水泥熟料相接觸時容易粘掛窯皮，形成煉邊。許多廠家深受煉邊之害，窯工經(jīng)常用鋼纖處理，在三至五個月磚已全脫落，所以這人為機(jī)構(gòu)破損使立窯工作襯里壽命很短，熟料產(chǎn)量低、質(zhì)量差、熱耗高，嚴(yán)重影響了廠家的經(jīng)濟(jì)效益。所以立窯耐材料要從實(shí)際情況定做，根據(jù)立窯不同部位的熱工狀況、使用條件等合理選擇耐火材料的種類非常重要，如立窯的嗽叭口部位即為熟料燒成帶，正常煅燒時溫度高達(dá)1400-1450℃，要求內(nèi)襯耐火磚具有較高的荷重軟化溫度、良好的高溫結(jié)構(gòu)性能、一定的抗水泥熟料的侵蝕能力、以及良好的熱震穩(wěn)定性。

二、合理選擇

(一)選擇原則

1、保證機(jī)立窯的正常操作與運(yùn)轉(zhuǎn)，即不易煉邊。

2、正常生產(chǎn)情況下保證機(jī)立窯煅燒帶耐火磚1年內(nèi)不損壞。

3、能使機(jī)立窯中邊部溫度趨于均勻，有效地降低熟料燒成熱耗。

(二)配套設(shè)計

根據(jù)立窯規(guī)格、生料配料方案和工藝條件進(jìn)行特定的磚型設(shè)計，并對各耐火材料優(yōu)質(zhì)選并合理配套。 　　機(jī)立窯節(jié)能型襯是一種高效新型水泥立窯窯襯，采用該窯襯一般要依據(jù)水泥立窯的設(shè)備和工藝條件進(jìn)行磚設(shè)計和熱能設(shè)計，并涉及窯襯配套、施工方法、水泥生料成分其配煤量的控制等多項(xiàng)技術(shù)。
(三)耐火磚

機(jī)立窯用耐火磚在使用過程中，受到1400-1450℃高溫下發(fā)生的物理、化學(xué)等作用，容易熔融軟化，或被溶蝕磨蝕，或產(chǎn)生崩裂損壞現(xiàn)象，使操作中斷，而且玷污物料。因此要求耐火材料必須具有能適應(yīng)在機(jī)窯操作中有關(guān)條件的性質(zhì)。機(jī)立窯用耐火材料性質(zhì)也包括礦物組成、組織結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性質(zhì)和高溫使用性質(zhì)。常溫下測定性質(zhì)，有氣孔率、體積密度、真密度和耐壓強(qiáng)度;高溫下測定性質(zhì)，有耐火度、荷重軟化、熱震穩(wěn)定性、抗渣性、高溫體積穩(wěn)定性。目前的機(jī)立窯用耐火材料對這些理化指標(biāo)要求比較高，因這些性質(zhì)的所需要求在機(jī)立窯操作過程中直接會影響到耐火材料壽命。所以耐火材料性質(zhì)可以說從質(zhì)量中取決于其性質(zhì)，可以評價耐火材料制品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。

例如：機(jī)立窯用不燒磚和燒結(jié)磚

不燒磚制品主要用磷酸和化學(xué)添加劑組合，并在600℃左右烘制而成，從不燒磚表面顏色看大多是灰色，質(zhì)量好和質(zhì)量從表面很難判斷。在使用時保持其體積恒定，則應(yīng)控制它在燒結(jié)時不發(fā)生收縮。目前生產(chǎn)不燒磚的廠家很多，但能真正控制上述要求縣要一定的配料方案和工藝條件，如在制作工藝差的情況下，磚性質(zhì)不穩(wěn)定，如使用在喇叭口高溫帶，受高溫作用時則有發(fā)生磚收縮會脫澆現(xiàn)象，以致引起整體結(jié)構(gòu)破壞的危險。此外也可以通過高溫體積穩(wěn)定性指標(biāo)衡量不燒磚制品，在高溫工作層由于磚的收縮和磚的荷重軟化，有對于其他砌筑體會使砌縫開裂，降低砌體的整體和低抗物料的侵蝕能力。

燒結(jié)磚：燒結(jié)磚有很多種，一般根據(jù)磚的材質(zhì)來燒成磚的提高溫，材質(zhì)和高溫也是相輔相成的，燒成產(chǎn)品在燒結(jié)時都有各個階段的變化過程，根據(jù)不同的產(chǎn)品，材質(zhì)都有相應(yīng)的變化。另影響耐火制品燒結(jié)的環(huán)節(jié)因素很多。第一，燒成溫度和保溫時間;第二，燒成氣氛;第三，原料的結(jié)晶化學(xué)特性;第四，原料的粒度;第五，加入特(如磷酸)等。還有燒成工藝過程有3個工序：裝窯(進(jìn)窯)、燒窯、出窯，從低溫到高溫的過程，最致窯可以看出磚的質(zhì)量來，經(jīng)揀選合格的制品即為成品。如用差質(zhì)量材料來制成燒結(jié)產(chǎn)品磚坯，一旦溫度升高1300℃以上，這一階段的溫度變化很大，隨著溫度升高其液相生產(chǎn)量增加，新的耐火相開始形成并進(jìn)行熔解重結(jié)晶。坯體質(zhì)量差就很快變型，甚至坯體裂縫和熔塌，所以配料方案是否準(zhǔn)確，可以用溫度來衡量，一般材質(zhì)好、配料和燒窯工藝準(zhǔn)確，那么出窯的合格率可達(dá)99%，另磚的顏色大多一致的。

燒結(jié)是燒成過程中最重要的物理化學(xué)反應(yīng)。所謂燒結(jié)是物料經(jīng)高溫作用，變成具有一定強(qiáng)度和氣孔率很低，甚至幾乎無氣孔的致密石狀特的工藝過程。在生坯燒成成品，這里面有很多過程，根據(jù)不同磚品種用不同的工藝條件和不同的操作手段。最終是通過材質(zhì)的性質(zhì)變化，主要是取決于各種品種的化學(xué)礦物組成，采用不同的溫度燒成各種產(chǎn)品。

例如：AT型耐磨磚，該制品經(jīng)過1500℃溫度重?zé)�而成，通過測試耐火度、荷重軟化點(diǎn)、熱震穩(wěn)定性、抗渣性、高溫體積穩(wěn)定性等都能符合國家標(biāo)準(zhǔn)。以前我們機(jī)立窯往往用普通型耐火磚，有些指標(biāo)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，特別是高溫體積穩(wěn)定性，因?yàn)槲覀兊臋C(jī)立窯在操作過程中邊部最高溫能達(dá)1450℃，因不良耐火磚在高溫帶配用會再受高溫作用時，由于一些燒成變化繼續(xù)進(jìn)行，結(jié)果使制品的體積發(fā)生變化--膨脹或收縮。這種不可逆的體積變化稱為殘余收縮或膨脹，也稱重?zé)�收縮，重?zé)�體積變化的大小表明制品的高溫體積穩(wěn)定性。耐火制品的這一指標(biāo)對于使用有重要意義。如燒結(jié)制品燒成不良或1300℃過程中會變?nèi)刍�的砌筑，立窯高溫帶若重?zé)�收縮過大，則有發(fā)生砌磚脫落以致引起整體結(jié)構(gòu)破壞危險。以上情況所以我公司耐火磚的礦物質(zhì)要優(yōu)選合理配料加工。材質(zhì)越好，燒結(jié)制品時溫度越能提高，對氣孔率也并可以降低，且提高結(jié)晶性能，那么在1400℃左右工作層使用基本不會收縮破損現(xiàn)象。因此制AT型耐磨磚的過程中，我公司對每項(xiàng)指標(biāo)要求很嚴(yán)。所以在大直徑機(jī)立窯都選用AT型耐磨磚，在立窯上使用1年內(nèi)是基本不會損壞，直筒部位同樣。立窯的冷卻帶帶磚壽命可達(dá)三年以上。

2、保溫層

機(jī)立窯正常操作時最高溫度達(dá)1450-1500℃，由于磚導(dǎo)熱很快，磚尾的溫度高達(dá)800℃左右，如用普通的保溫材料作隔熱、保溫層很快就粉化。目前隔熱材料和隔熱制品有很多種，最重要是使用溫度是否能達(dá)到900℃以上，熱導(dǎo)率低是否低于1.0w/(m.k)。另還要根據(jù)目前的立窯節(jié)能保溫方法，如用目前的新型保溫材料，熱導(dǎo)率低于0.05的硅鈣板，該材料隔熱很好，可我們的立窯安裝耐火磚時，內(nèi)層磚和保溫板中間的空距通常用澆注料來完成整體，但澆注料的水灰比有一定的收縮等立窯烘窯期間澆注料的水分已被硅鈣板吸收，正常操作后就散裂縫，隔熱系數(shù)已高于1.0w/(m.k)，所以說保溫材料質(zhì)量好并不等于保溫效果好，最關(guān)鍵還是在怎樣合理設(shè)計配套應(yīng)用，按目前立窯成熟的保溫，首先機(jī)窯的保溫層厚度具備一定的空距離，一般在200mm以上至350mm之間，按立窯的狀況，來選用隔熱耐火材料和隔熱耐火制品，來多樣化保溫，在大直徑的機(jī)立窯襯磚后尾用一層燃盡加入物法的隔熱磚制品或多孔材料法生產(chǎn)的耐火制品，該材料其氣孔率可達(dá)到55-57%，使立窯完成整體結(jié)構(gòu)中分為三至四層保溫層，靠筒體邊部可以選用低于0.048導(dǎo)熱系數(shù)材料的制品，然后用密封涂料和高摩數(shù)化學(xué)膠水涂上，最后再用中溫隔熱材料砌筑，其中間用澆注料完成，在澆注料的品種很多，主要是收縮率小，使用溫度在1300℃以上，強(qiáng)度高的材料。

三、節(jié)能型耐火、保溫材料在立窯上的應(yīng)用

(一)煤在立窯煅燒水泥熟料中的作用的影響

煤在立窯煅燒水泥熟料中的作用與影響主要有三：

1、供應(yīng)熱量

將生料煅燒成1kg熟料，理論上需要1672-1797kj(400-430kcal)熱量�？紤]蒸發(fā)料球水分耗熱、表面散熱、熟料和廢氣所帶走熱、化學(xué)與物理不完全燃燒熱損失等，實(shí)際需要3344-3763kj(800-900kcal)的熱量。因此煤量不夠，熱必造成熟料生燒。

2、煤灰-熟料的組成部分

料球中的煤經(jīng)煅燒后剩余的灰分即百分之百地參與生料煅燒過程中的熟料形成反應(yīng)，亦即成為熟產(chǎn)的組份之五。如不按配料方案要求而多摻用了煤，則必須降低了熟料的飽和比和改變硅率與鋁氧率，進(jìn)而導(dǎo)致熟料質(zhì)量的下降。嚴(yán)重進(jìn)還會引起熟料的部分粉化。

3、窯內(nèi)氣氛

立窯燒熟料時窯內(nèi)氣氛屬中性還原。一旦配入了過多了煤，則風(fēng)(主要利用其中的氣氛)顯得不足，還原氣氛加重。此時生料中的Fe2O3被還原成氧化亞鐵(FeO)，而FeO易與生料中的其它成份CaO、SiO2、Al2O3生成低溫共融相，導(dǎo)致立窯經(jīng)常性的煉邊、結(jié)大塊，進(jìn)而形成新的通風(fēng)不足，使還原氣氛更為嚴(yán)重的惡性循環(huán)，影響了熟料的產(chǎn)、質(zhì)量。

(二)應(yīng)用原理

大立窯橫斷面上，對Ф2.5m以下的立窯靠邊部約占整個窯面五份之一左右的環(huán)形地帶為散熱損失區(qū)，通過窯壁不斷向周圍空氣介質(zhì)擴(kuò)散熱量;加上邊壁效應(yīng)邊部氣流帶走一部分熱量，使立窯邊中部溫度不一致，如不采取相應(yīng)的保溫措施，則邊部物料因溫度低而難以燒結(jié)，往往引起塌邊漏生，降低了立窯熟料的整體質(zhì)量。同時中部熱量過剩使物料過燒而成大塊，影響通風(fēng)，使熟料冷卻速度減慢，也不利于熟料產(chǎn)質(zhì)量的提高。 　　早在六十年代初期，捷兄立窯水泥家E·伊爾固就提出“差熱煅燒法”以解決立窯邊中部溫度不均勻的問題。七十年代和八十年代我國極大多數(shù)的立窯基本上都采用“半黑生料”與“差熱煅燒”，但能真正做到“差熱煅燒”，工藝條件比較復(fù)雜，即必須有兩套供料和成球系統(tǒng)，否則邊中料混料現(xiàn)象十分嚴(yán)重，甚至?xí)r有發(fā)生中料配煤反而比邊料多的“差熱亂燒”的情況。目前采用此法的廠家已不多。

八十年代中期，武漢工業(yè)大學(xué)童大懋教授提出“等溫煅燒”，所謂“等溫煅燒”是在立窯燒成帶后面敷設(shè)一定功率的發(fā)熱體，將電能轉(zhuǎn)化為熱能來提高邊部溫度，提高邊部物料的燒結(jié)程度。使用該法后熟料強(qiáng)度和產(chǎn)量都有一定的提高，效果明顯，但因發(fā)熱元件經(jīng)常損壞，維修難度大且運(yùn)行費(fèi)用高，影響了該項(xiàng)技術(shù)的全面推廣和實(shí)施。

(三)應(yīng)用效果

根據(jù)各應(yīng)用廠的使用報告綜合反映和熱工測試報告可以充分肯定節(jié)能型窯襯具有以下功能：

1、降低熟料熱耗，節(jié)能顯著;

2、降低窯體表面溫度，無須采用外保溫措施;

3、增加機(jī)立窯臺時產(chǎn)量;

4、提高熟料質(zhì)量;

5、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，保溫效果持久，使用壽命長。

根據(jù)機(jī)立窯規(guī)格大小，節(jié)能襯里與顯著。若熟料燒成熱耗降低以150kcal/kg計算，則一臺Ф3x10m機(jī)立窯(臺時產(chǎn)量12t/h)全年可節(jié)省1851噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于發(fā)熱量為5500kcal/kg的實(shí)物煤2356噸，價值35.3萬元(煤價150元/噸)，一個年產(chǎn)20年萬噸熟料的水泥廠，每年可節(jié)標(biāo)煤4282噸，價值81.8萬元。另以臺時產(chǎn)量增加1噸計算，每臺機(jī)立窯全年可增產(chǎn)熟料7200噸，可熟制普通硅酸鹽水泥8470噸，價值169噸。 　　四、節(jié)能型耐火、保溫材料2002年元月起部份使用企業(yè)

浙江圣奧耐火材料有限公司是中國建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會水泥專業(yè)委員會團(tuán)體會員企業(yè);系南京水泥立窯技術(shù)研究所的下屬單位，專業(yè)從事立窯水泥技術(shù)和新型節(jié)能耐火、保溫材料的研究。已先后為全國近千家水泥個業(yè)提供新型節(jié)能耐火、保溫材料和技術(shù)服務(wù)，在節(jié)能降耗方面取得了顯著成效，得到了廣大新老用戶的一致好評。例如：江蘇鎮(zhèn)江長江水泥廠、北京平谷水泥二廠、廣東塔牌集團(tuán)、廣東東莞茶山水泥廠、廣西平果縣水泥廠、山東沂州集團(tuán)、重慶長橋水泥廠等。