袁林：水泥窯用耐火材料無鉻化勢在必行

中國建筑材料科學(xué)研究總院教授、博導(dǎo)袁林做報告

　　3月13日，由中國水泥網(wǎng)主辦，江蘇恒耐爐料集團有限公司協(xié)辦的中國水泥耐火材料高峰論壇在新疆烏魯木齊隆重召開。中國建筑材料科學(xué)研究總院教授、博導(dǎo)袁林受邀參加會議并做報告。

　　近日，《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》被國務(wù)院正式批復(fù)，成為中國第一個“十二五”國家規(guī)劃。《規(guī)劃》要求，到2015年，重點區(qū)域鉻等重金屬污染物的排放，比2007年削減15%。作為六價鉻大戶的水泥企業(yè)，如何使用無鉻耐火材料產(chǎn)品替代鎂鉻磚是未來必須面對的問題。耐火材料無鉻化將成為十二五期間重點關(guān)注的方向。袁林就此從以下五個方面發(fā)表了自己的看法，他表示水泥窯用耐火材料無鉻化勢在必行。

　　一、中國水泥工業(yè)的現(xiàn)狀與特點

　　袁林將中國水泥工業(yè)的現(xiàn)狀和特點總結(jié)為產(chǎn)量大、窯溫高、窯速快、堿蝕重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、節(jié)能要求高。去年我國水泥產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高，達18.68億噸。預(yù)計今年水泥市場需求仍將保持旺盛，有可能接近 21億噸。同時，節(jié)能減排仍是十二五抓的一件大事。

　　二、鎂鉻磚的特點及其對環(huán)境的污染

　　鎂鉻磚是含有10 %~20%的鉻礦石，因其具有抗熱震性好，掛窯皮性俱佳，導(dǎo)熱率低等優(yōu)點，深受企業(yè)喜歡。但其卻會對環(huán)境產(chǎn)生污染。

　　袁林表示，我國某4000t/d水泥窯年拆卸鎂鉻殘磚180t，向環(huán)境排放Cr6+共180kg。為使環(huán)境水達到IV級標準（Cr6+＜0.05mg·L-1），年需凈水180kg/（0.05×10-6）/1000=360萬噸凈水稀釋。如達到I級標準 （Cr6+< 0.01 m g / L-1），則年需1800萬噸凈水稀釋。其中，殘磚最高的Cr6+含量高達2577mg/kg。該磚可以污染約相當于自身重量25萬倍的純凈水。

　　同時，Cr6+可引起皮膚損害、上呼吸道炎癥、粘膜潰瘍、皮膚癌和肺癌。目前，建材工業(yè)年需鎂鉻磚40萬噸以上，產(chǎn)生含Cr6+0.1％的殘磚約20萬噸，向環(huán)境排放Cr6+約200噸/年。

　　三、環(huán)境友好堿性耐火材料

　　袁林列舉多種環(huán)境友好堿性耐火材料，如下：

　　高FeOx產(chǎn)品：方鎂石-鎂鐵尖晶石、方鎂石-鐵鋁尖晶石和方鎂石-鎂鐵/鐵鋁尖晶石；

　　中FeOx產(chǎn)品：方鎂石-鎂鐵/鎂鋁尖晶石磚；

　　無FeOx產(chǎn)品：方鎂石-鎂鋁尖晶石磚、方鎂石-鎂鋁尖晶石-氧化鋯磚、方鎂石-鎂鋁尖晶石-氧化鋯-氧化鑭磚；

　　低FeOx產(chǎn)品：方鎂石-鎂鋁/鎂鐵尖晶石磚、方鎂石-鎂鋁/鐵鋁尖晶石磚。[Page]

　　其中，鎂鐵尖晶石磚、鐵鋁尖晶石磚適用于掛窯皮條件良好的水泥回轉(zhuǎn)窯。該類磚具有較高的FeOX含量，不耐燒蝕。如果不能很好維護窯皮，耐火材料的壽命將受到很影響。

　　而方鎂石-鎂鐵/鎂鋁尖晶石磚、方鎂石-鎂鐵/鐵鋁尖晶石磚具有較低的FeOX含量，更好的耐燒蝕性，適合用于燒成和掛窯皮條件欠佳的水泥回轉(zhuǎn)窯。方鎂石-鎂鋁尖晶石系耐火材料屬無FeOX的產(chǎn)品，耐燒 蝕性很好，適用于燒成條件比較苛刻或生產(chǎn)白水泥的水泥回轉(zhuǎn)窯。

　　對于無鉻磚的發(fā)展方向，袁林認為我們應(yīng)在保存鐵鋁尖晶石磚、鎂鐵尖晶石磚掛窯皮、抗熱震性好，導(dǎo)熱系數(shù)低的優(yōu)點之前提之下，降低材料中FeOx和Al2O3的含量，以提高耐火材料的耐燒蝕性和抗侵蝕 性。同時，提高耐火材料制造裝備水平。

　　四、耐火材料的選擇和配套

　　1、冷卻帶和窯口襯料應(yīng)選用具有良好的抗磨蝕性和抗溫度急變性能的耐火材料。新型干法窯上冷卻帶可選用——尖晶石磚、硅莫磚；窯口可選用——以剛玉、莫來石、碳化硅復(fù)合澆注料。

　　2、燒成帶和過渡帶內(nèi)有穩(wěn)定窯皮的部位應(yīng)選用堿性磚。包括低鉻和無鉻的、含鋯的和不含鋯的各類特種鎂磚以及白云石磚。在生產(chǎn)能力較小、窯溫較低、開停較頻繁的窯上也可采用抗剝落高鋁磚、硅莫 磚等。

　　3、在窯皮不穩(wěn)定甚至常有露磚的過渡帶內(nèi)應(yīng)選用尖晶石磚。生產(chǎn)能力較小、窯溫較低的窯上過渡帶內(nèi)也可選用抗剝落高鋁磚、硅莫磚以及硅莫紅磚。

　　4、分解帶內(nèi)，在其熱端部位，已經(jīng)產(chǎn)生硫酸鹽熔體和部分熟料熔體，因易粘掛不穩(wěn)定的浮窯皮，甚至結(jié)圈；大型窯上的這一部位，如磚受侵蝕較快，壽命太短，可采用尖晶石磚，否則可選用抗剝落高鋁 磚、硅莫磚以及硅莫紅磚。 分解帶的其余部位，則采用高鋁質(zhì)磚。

　　5、大型窯的窯門罩、篦式冷卻機喉部和高溫區(qū)溫度偏高的部位，一般采用抗剝落高鋁磚或化學(xué)結(jié)合（特種）高鋁磚、鋼纖維增強澆注料做工作層材料，但這些部位的拱頂處一般采用煅燒高鋁磚，不宜采 用化學(xué)結(jié)合的高鋁磚。

　　在高風壓的篦式冷卻機高溫區(qū)側(cè)壁處還應(yīng)采用碳化硅復(fù)合磚、低水泥增強耐火澆注料。如該處磨蝕不嚴重，則可采用磷酸鹽結(jié)合高鋁質(zhì)耐磨磚。筒式冷卻機內(nèi)采用優(yōu)質(zhì)耐磨材料，包括鋼纖維增強澆注料、磷酸鹽結(jié)合高鋁質(zhì)耐磨磚等。

　　6、在窯尾預(yù)熱部位最宜采用系列耐堿磚，包括用于預(yù)熱器本體和錐體部位以及篦式冷卻機中溫區(qū)的普通耐堿磚，用于三次風管道的高強耐堿磚，用于窯筒尾部的耐堿隔熱磚和用于拱頂?shù)母讳X型拱頂用耐 堿磚以及相應(yīng)的耐堿澆注料。

　　7、燃燒器外保護襯一般選用低水泥剛玉質(zhì)耐火澆注料、高鋁質(zhì)耐火澆注料以及鋼纖維增強耐火澆注料等。

　　8、在不動設(shè)備內(nèi)除工作層材料如上所述外，一般都用隔熱材料做隔熱層襯里，包括硅酸鈣板、耐火纖維材料、隔熱磚和輕質(zhì)澆注料，可根據(jù)所有設(shè)備的要求以及這些材料的性質(zhì)適當選用。