摘要：水泥窑由于操作条件苛刻，内衬砖呈现寿命缩短的倾向。而镁尖晶石砖在苛刻的条件下呈现出良好的耐用性，实现了稳定操作，并具有成本优势。本文按照适用区域，介绍了砖的特征及应用实绩。
1前言
近年的水泥回转窑不仅生产水泥，还在处理其他产业的废弃物和副产物中起到了重要作用。在日本的水泥窑生产中，废弃物和副产物的单位用量逐年增加，预计今后还将进一步增加。此外，近年来，作为燃料的煤炭价格继续居高不下，所以使用石油焦炭和废塑料等燃料的水泥窑增加。因此，在炉内有时出现涂层不稳定和气氛中的煤气成分变化的情况，耐火材料的使用条件具有更加严酷的倾向。为应对这种状况的变化，对炉料进行了反复改进。本文介绍了水泥回转窑用碱性砖。
镁铁尖晶石砖2水泥回转窑的内衬
图1示出了普通型水泥回转窑的内衬。在温度较低的煅烧带，一般使用高铝砖或黏土砖。在热负荷最高的烧成带，以前广泛使用耐蚀性和涂覆附着性良好的镁铬砖。但现在由于对环保意识的提高，镁铬砖基本上从水泥窑中消失，在冷却带、烧成带和过渡带主要使用镁尖晶石砖。
图1水泥回转窑典型的耐火材料内衬
3水泥回转窑用碱性砖的品质及使用实绩
表1示出了水泥回转窑用碱性砖的性能及特征。ECOLOK(简称ELK)是面向烧成带用的无铬砖，SPILOK(简称SP)主要是用于冷却带和过渡带的尖晶石砖。所有的砖都调整了热性能和物理特性，可以满足各水泥回转窑窑型以及各区域的工作条件。下面介绍各区域用砖的性能及使用实绩。
表1水泥回转窑使用的镁尖晶石砖的代表性能
3.1冷却带用砖
冷却带的操作温度约℃，温度比较高，因砖的表面难以用涂层保护，所以水泥熟料的热态磨损成为重要的损伤原因。此外，冷却带附近的炉壳长时间持续受热，逐渐变为喇叭形状，所以砖松动，有时工作中会出现砖滑动和损坏的情况。
镁铝尖晶石砖冷却带用砖要求具有良好的抗磨损性和抗热震性，为了提高涂覆附着性，使用了含有适量杂质的SP-8DC和高纯度原料的SP-8D，图2示出了冷却带使用SP-8DC的状况。左图是由于热态磨损损伤的情况，右图是由于压坏损伤的情况。损伤原因不同，但都比与SP-8DC相邻的其他砖的损伤量少。
图2SP-8DC区的外观
3.2烧成带用无铬砖
烧成带是水泥回转窑中热负荷最高的区域，温度最高的部位达℃。作为烧成带用镁尖晶石砖，考虑到耐蚀性和抗热震性，将Al2O3含量最佳化。为了提高涂覆的附着性和进一步提高耐蚀性，添加了微量的特殊成分。
为了比较表1所示的烧成带砖的耐蚀性，进行了转鼓腐蚀试验(℃，5h，腐蚀剂为硅酸盐水泥)，图3示出了各材质的损伤量。损伤量最少的ELK-11CW适用于温度最高的燃点，损伤量其次少的ELK-12CXR适用于产生机械应力的支点部位。此外，ELK-12CX-1耐蚀性和涂覆附着性的平衡优越，在烧成带的广泛区域具有通用性。
图3转鼓侵蚀试验后砖的侵蚀率指数
图4示出了ELK-12CX-1在水泥窑烧成带苛刻位置时(左图)和非苛刻位置时(右图)的耐用状况。ELK-12CX-1不仅比相邻的其他砖损伤量少，而且涂层也附着适量，有助于烧成带的操作稳定。
3.3过渡带用砖
由于近年废弃物和副产物的使用单耗增加，过渡带是炉内气氛变化最显著的区域，多数窑都出现砖的寿命降低的情况。碱性硫酸盐[K3Na(SO4)2、K2SO4]和碱金属氯化物(KCl、NaCl)作为炉内气体中的挥发分，在浸润、沉积到砖内的过程中，使砖组织发生脆化和裂纹的案例有很多，是过渡带砖的损伤原因之一。由于砖中含有的杂质与炉内气体中的挥发成分反应，加快了这些砖的变质。因此，为了抑制上述反应，过渡带用砖将杂质极少作为共同的特征。在过渡带耐硫性良好的通用材质SP-8L的基础上，开发出了用于支点部位等的应力缓和性优越的SP-8LDF和热态强度高、耐磨损性良好的SP-8LS。
图4ELK-12CX-1区的外观
图5示出了过渡带使用SP-8L的耐用状况，与相邻的其他砖相比，残存厚度厚。观察使用后的SP-8L，表层脆化轻微，具有良好的耐用性。
图5SP-8L区的外观
4结语
介绍了水泥窑用镁尖晶石砖的性能特征及使用实绩。虽然水泥窑数量比高峰时期有所减少，但在坚挺的水泥需求支撑下，设备运转率仍保持在较高水平。设备运转率高时，如果发生紧急停炉的故障，对窑的操作有很大影响。特别是砖耐用性不足所引起的故障需要多日的修复，所以应尽量不发生这类故障，如何提高砖的寿命至今仍是重要的研究课题。本文介绍的砖由于具有良好的耐用性，不仅降低了停炉故障的风险，而且长期耐用还具有成本优势。品质和耐用性都获得了用户一致的好评。今后，将为实现各用户的稳定操作和改善成本竞争力而努力。