半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，世界水泥總產(chǎn)量從1950年的1.3億噸增加到2008年的28.6億噸熟料約22.8億噸)，預(yù)計(jì)在20lo年世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇后，仍會(huì)出現(xiàn)較大的增長(zhǎng)。世界水泥工業(yè)所消耗的耐火材料2005年為185萬(wàn)噸，其中堿性耐火磚消耗量為115萬(wàn)噸，非堿性的耐火材料為70萬(wàn)噸。

20世紀(jì)水泥工業(yè)有兩次重大的技術(shù)突破，第一次是傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯在20世紀(jì)初得到全面推廣，第二次是預(yù)分解技術(shù)的出現(xiàn)，大大提高了水泥窯的熱效率和單機(jī)生產(chǎn)能力，促進(jìn)了水泥工業(yè)向大型化、現(xiàn)代化的發(fā)展，而與水泥工業(yè)配套的耐火材料，也反映出此發(fā)展趨勢(shì)。簡(jiǎn)略地說(shuō)，20世紀(jì)初至50年代是以粘土磚、高鋁耐火磚來(lái)滿足以濕法窯為主的傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)和發(fā)展。20世紀(jì)50年代以后，上述材料的性能進(jìn)一步完善和提高，出現(xiàn)了鎂質(zhì)、特種高鋁質(zhì)以及各種成分的耐火澆注料來(lái)適應(yīng)懸浮預(yù)熱，隨著預(yù)分解窯技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)新的技術(shù)需求使這些產(chǎn)品性能進(jìn)一步得到優(yōu)化、提高。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著工業(yè)廢物作水泥生產(chǎn)的代用原燃料的數(shù)量逐年增加，一些堿、氯、硫的化合物對(duì)水泥熟料生產(chǎn)和耐火材料帶來(lái)了危害，促進(jìn)了抗堿、氯、硫侵蝕的高性能鎂質(zhì)和高鋁質(zhì)耐火材料技術(shù)的發(fā)展，目前這種趨勢(shì)仍在進(jìn)行中。

一、預(yù)分解窯的發(fā)展歷程

我國(guó)水泥工業(yè)一直以傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯為主導(dǎo)。20世紀(jì)60年代以前是以濕法窯為主，年代起立窯迅速發(fā)展，限于歷史條件，50年代在國(guó)際上出現(xiàn)且60年代大量發(fā)展的預(yù)熱器窯在我國(guó)沒(méi)有得到發(fā)展。20世紀(jì)70年代中期，在預(yù)熱器技術(shù)的基礎(chǔ)上，國(guó)際上出現(xiàn)了新型干法預(yù)分解窯生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)量成倍增長(zhǎng)，熱耗有較大下降，迅速在世界范圍內(nèi)發(fā)展。原國(guó)家建材局隨即投入資金，組織人員進(jìn)行開(kāi)發(fā)，20世紀(jì)70年代中期至80年代初期為熟料燒成生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)研究開(kāi)發(fā)階段，其成果是投產(chǎn)了性能較差的幾臺(tái)小型預(yù)分解窯生產(chǎn)線，難于推廣應(yīng)用。直至20世紀(jì)80年代初，才有少量生產(chǎn)線投入生產(chǎn)，其規(guī)模為400～1000t／d，總年產(chǎn)能不足150萬(wàn)噸熟料。由于這些生產(chǎn)線的生料制備均為傳統(tǒng)的干法窯生料制備，難于滿足預(yù)分解窯的生產(chǎn)需求，以至于投產(chǎn)后工藝、裝備事故不斷，產(chǎn)品質(zhì)量較差，運(yùn)轉(zhuǎn)率低，熱耗高，產(chǎn)量低，經(jīng)濟(jì)效益差，難于大量推廣應(yīng)用。為改變上述狀況，必須開(kāi)展水泥生產(chǎn)過(guò)程中從生料制備至熟料煅燒的全部工藝裝備技術(shù)，才能保證預(yù)分解窯生產(chǎn)線正常生產(chǎn)。

從20世紀(jì)80年代起，我國(guó)水泥工業(yè)在國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)成果的基礎(chǔ)上，吸收了引進(jìn)的大型生產(chǎn)線的技術(shù)，進(jìn)行了10余項(xiàng)工藝、裝備、自動(dòng)化技術(shù)的試驗(yàn)研究和百余項(xiàng)裝備的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。上述集成創(chuàng)新的工藝裝備技術(shù)集中在江西水泥廠2000t／d新型干法生產(chǎn)線上，投產(chǎn)后被譽(yù)為我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展史的重要里程碑。該生產(chǎn)線雖然達(dá)到科技攻關(guān)要求，但產(chǎn)量等主要技術(shù)指標(biāo)距設(shè)計(jì)要求仍有較大差距，一些關(guān)鍵裝備及其附屬部件常出事故，影響生產(chǎn)。

為此，又進(jìn)行了10余項(xiàng)水泥生產(chǎn)關(guān)鍵裝備制造專利技術(shù)的引進(jìn)，消化吸收，在國(guó)內(nèi)試制后，于20世紀(jì)90年代中期在吉林雙陽(yáng)水泥廠2000t／d生產(chǎn)線上投人生產(chǎn)，做到生產(chǎn)線投產(chǎn)即達(dá)產(chǎn)的目標(biāo)。

吉林雙陽(yáng)2000t／d級(jí)生產(chǎn)線雖然生產(chǎn)技術(shù)得以完善，但存在產(chǎn)量低，基建投資偏高的問(wèn)題。20世紀(jì)90年代中期起，在引進(jìn)裝備專利制造、消化、吸收基礎(chǔ)上，進(jìn)行了再創(chuàng)新，開(kāi)展了生料系統(tǒng)的單段破碎、均化裝備及輥式生料磨系統(tǒng)裝備和燒成系統(tǒng)的預(yù)熱器分解爐、篦冷機(jī)、燃燒器等技術(shù)裝備的開(kāi)發(fā)。上述開(kāi)發(fā)的工藝裝備確保20世紀(jì)90年代后期投產(chǎn)的2000t／d級(jí)生產(chǎn)線產(chǎn)量增至2500t／d以上，運(yùn)轉(zhuǎn)率大幅提高，熱耗下降了8％～10％，電耗也有較大幅度下降，且水泥產(chǎn)量質(zhì)量?jī)?yōu)良，而投資僅增加5％～8％。由于產(chǎn)量大幅增加，促使單位投資大幅下降，這意味著新型干法預(yù)分解窯生產(chǎn)技術(shù)已全面成熟，而且單位熟料投資較傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯、立窯均低，且性價(jià)比高，經(jīng)濟(jì)效益好，為2l世紀(jì)新型干法預(yù)分解窯生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)能的發(fā)展打了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

21世紀(jì)為我國(guó)預(yù)分解窯大發(fā)展的時(shí)期，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，為滿足市場(chǎng)的需求，開(kāi)發(fā)并興建了大型3000t／d級(jí)、4000t／d級(jí)、5000t／d級(jí)、6000t／d級(jí)、10000t／d級(jí)系列國(guó)產(chǎn)裝備生產(chǎn)線，目前已投入生產(chǎn)的預(yù)分解窯熟料生產(chǎn)線已超過(guò)1000臺(tái)。預(yù)分解窯熟料產(chǎn)能從2000年的0.64億噸，增至2008年的6.51億噸(水泥產(chǎn)量8.68億噸)，見(jiàn)表l一，這個(gè)數(shù)量超出世界七任何一個(gè)洲的水泥產(chǎn)量，與此同時(shí)我國(guó)新型干法預(yù)分解窯生產(chǎn)技術(shù)裝備也大量輸出至海外，占2007年世界興建水泥生產(chǎn)線總產(chǎn)能的35％以上。

2008年我國(guó)水泥產(chǎn)能18.7億噸，其中新型干法水泥1l億噸，水泥產(chǎn)量14億噸，人均年消費(fèi)量超過(guò)1050kg，預(yù)分解窯水泥產(chǎn)量約8.68億噸，人均消費(fèi)量低于670kg，尚有一定的發(fā)展空間。2009年在建水泥生產(chǎn)線418條，產(chǎn)能6.2億噸，另外還有已核準(zhǔn)尚未開(kāi)工的生產(chǎn)線147條，產(chǎn)能2.1億噸，這些生產(chǎn)線全部建成后，預(yù)分解窯水泥產(chǎn)能將達(dá)到.3億噸，產(chǎn)能將出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)剩。為此，水泥工業(yè)將嚴(yán)格控制新增水泥產(chǎn)能，執(zhí)行等量淘汰落后產(chǎn)能的原則，對(duì)尚未開(kāi)工水泥項(xiàng)目一律暫停建設(shè)并進(jìn)行一次認(rèn)真清理，支持企業(yè)在現(xiàn)有生產(chǎn)線上進(jìn)行余熱發(fā)電、粉磨系統(tǒng)節(jié)能改造和處置工業(yè)廢物以及城市污泥與垃圾等綜合利用。新項(xiàng)目水泥熟料燒成熱耗要低于105kg標(biāo)準(zhǔn)煤／t熟料，水泥綜合電耗小于90kW?h/t水泥，石灰石儲(chǔ)量服務(wù)年限必須滿足30年以上，廢氣粉塵排放濃度小于50mg／m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。這意味著國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)生產(chǎn)將從數(shù)量增加轉(zhuǎn)為質(zhì)量提高，對(duì)生產(chǎn)提出更高的要求。同年國(guó)際上水泥總量估計(jì)為28.6億噸，人均消費(fèi)總量低于300kg，尚有較大的發(fā)展空間，只有通過(guò)技術(shù)進(jìn)步，才能在國(guó)際市場(chǎng)上得到發(fā)展。也就是說(shuō)，新型干法水泥在今后較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，國(guó)內(nèi)還要發(fā)展，而國(guó)際上還有更為廣闊的市場(chǎng)，新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)必將進(jìn)一步提高。

二、耐火材料的發(fā)展過(guò)程

耐火材料是保證熟料煅燒正常生產(chǎn)的重要原材料，預(yù)分解窯用耐火材料的發(fā)展促進(jìn)了水泥生產(chǎn)和技術(shù)進(jìn)展。

在早期試驗(yàn)研究發(fā)展階段，由于生產(chǎn)線規(guī)模小，使用的耐火材料都是用于傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯的粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)材料。20世紀(jì)80年代初期，冀東、寧國(guó)等大型新型干法生產(chǎn)線引進(jìn)時(shí)，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和國(guó)內(nèi)缺乏預(yù)分解窯所需的品種，以至于整條生產(chǎn)線所需的耐火材料及備品全套引進(jìn)。20世紀(jì)80年代中期興建的江西水泥廠2000t／d生產(chǎn)線上使用的耐火材料由中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院耐火所負(fù)責(zé)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)全套燒成生產(chǎn)線耐火襯料的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，首次對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行配套使用，雖然當(dāng)時(shí)材料的品種不全，且性能不夠完善，但在品種開(kāi)發(fā)、窯襯設(shè)計(jì)、工程施工及生產(chǎn)應(yīng)用等方面，取得了不同程度的認(rèn)識(shí)和提高。

隨著預(yù)分解窯生產(chǎn)及技術(shù)發(fā)展，耐火材料的品種和質(zhì)量也隨之提高和完善，產(chǎn)能也相應(yīng)增加，至20世紀(jì)90年代中期，形成了耐堿耐火磚系列產(chǎn)品，耐堿澆注料系列產(chǎn)品，剛玉質(zhì)和高鋁質(zhì)低水泥耐火澆注料產(chǎn)品，硅酸鈣板及硅藻土系列隔熱材料產(chǎn)品，部分堿性耐火磚系列產(chǎn)品，上述產(chǎn)品在近年來(lái)的預(yù)分解窯生產(chǎn)大發(fā)展的過(guò)程中，性能得到進(jìn)一步優(yōu)化提高，與此同時(shí)，還開(kāi)發(fā)出一些新的品種來(lái)滿足生產(chǎn)的需求。目前，堿性耐火磚可以滿足5000t／d級(jí)及其以下規(guī)模生產(chǎn)線的需求，高鋁質(zhì)、粘土質(zhì)的材料和耐火澆注料以及隔熱襯料完全滿足12000t／d級(jí)及其以下規(guī)模生產(chǎn)線的需求，有些還出口到國(guó)外。在此期問(wèn)，耐火襯料的設(shè)計(jì)由初期的全套引進(jìn)，通過(guò)消化吸收、生產(chǎn)實(shí)踐及優(yōu)化提高，逐步轉(zhuǎn)為自行設(shè)計(jì)，已完全能承擔(dān)不同規(guī)模的全套預(yù)分解窯生產(chǎn)線的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。此外，通過(guò)上千條生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)施工，施工技術(shù)在實(shí)踐過(guò)程中全面提高，目前不僅承擔(dān)國(guó)內(nèi)不同規(guī)模的預(yù)分解窯耐火襯料施工圖的設(shè)計(jì)，還隨裝備大量出El至國(guó)外，可以說(shuō)在設(shè)計(jì)和施工方面已能完全勝任生產(chǎn)發(fā)展的需求。

20世紀(jì)90年代中期，在原國(guó)家建材局組織下，由研究、設(shè)計(jì)、施工、耐火材料制造、水泥生產(chǎn)廠家的有關(guān)人員通過(guò)兩年的努力，完成了《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料的使用規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》)的編制，由原國(guó)家建材局于1995年8月審定頒布，《規(guī)程》對(duì)預(yù)分解窯用耐火材料的生產(chǎn)供應(yīng)、設(shè)計(jì)施工和使用維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都提出了明確的要求，同時(shí)明確在全國(guó)范圍內(nèi)預(yù)分解窯使用的耐火磚尺寸與國(guó)際接軌，采用國(guó)際通用的VDZ和磚型。這對(duì)延長(zhǎng)窯襯的使用壽命，提高熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低能源和耐火材料的消耗量，以及耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，便于維護(hù)，保護(hù)設(shè)備安全，提高水泥生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，起到指導(dǎo)作用，為預(yù)分解窯用耐火材料的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

改革開(kāi)放的30余年來(lái)，我國(guó)工業(yè)迅速發(fā)展，鋼鐵和水泥的產(chǎn)量均居世界首位，耐火材料的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)量和消耗量也穩(wěn)居世界首位。我國(guó)耐火材料工業(yè)和水泥工業(yè)一樣也是從“大而不強(qiáng)”，逐步轉(zhuǎn)入“又大又強(qiáng)”的過(guò)程中。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著水泥預(yù)分解窯生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)能在我國(guó)快速增長(zhǎng)，與之配套的耐火材料工業(yè)在我國(guó)迅速的發(fā)展，質(zhì)量和產(chǎn)能不斷提高，從2006年以后5000t／d回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯完成實(shí)施國(guó)產(chǎn)化配置，一些產(chǎn)品的技術(shù)性能已接近國(guó)際先進(jìn)水平，有些還出口至國(guó)外。從總體來(lái)看，和國(guó)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相比，技術(shù)仍存在差距，目前5000t／d生產(chǎn)線燒成帶和過(guò)渡帶上用的堿性磚，回轉(zhuǎn)窯分解帶、窯門罩、篦冷機(jī)進(jìn)料口部位的特種高鋁質(zhì)耐火磚，以及硅酸鈣板、耐堿系列等產(chǎn)品性能有待進(jìn)一步提高。此外，適用于工業(yè)廢物作原燃料所生產(chǎn)的高化學(xué)應(yīng)力的耐火材料還有待開(kāi)發(fā)。

隨著預(yù)分解窯技術(shù)進(jìn)展和生產(chǎn)能力的進(jìn)一步提高，與之配套的耐火材料必將取得進(jìn)展，深信在較短的時(shí)間內(nèi)，我國(guó)的預(yù)分解窯用耐火材料不僅在數(shù)量上，而且在技術(shù)性能上都將位居世界前列。

河南耐火材料廠 http://www.zzhoudd.com