水泥厂中水泥窑是生产的心脏。要想保证窑的正常运转并提高运转周期，正确合理的选用水泥窑用耐火材料和保温材料至关重要。耐火材料在水泥窑上的作用主要是保护筒体，使之延长寿命和隔热，耐火窑衬在选择时必须同时考虑其他使用寿命、经济效果、砌筑、检修、可靠性及是否对水泥质量产生影响等。

近几年，随着水泥煅烧技术的发展，水泥窑用耐火材料发展很快，新产品、新技术、新方法相继开发并应用于水泥窑上，为水泥工业的发展提供了有利条件。

水泥窑口作为窑体的组成部位，是水泥窑最易损毁的部位，是全窑衬里得最薄弱的环节。水泥窑用耐火材料使用寿命最短的是窑口。当该部位耐火材料损蚀后，往往会造成窑口筒体变形严重，甚至开裂，最后不得不更换筒体，严重影响生产的正常进行，给企业带来绝大的经济损失。

对水泥窑口蚀损机理的探讨

目前，水泥窑口的耐火材料有两种；定型制品及耐火材料。不论是何种耐火材料，其在窑口的蚀损方式大致有以下三种：

1）化学蚀损；2）机械蚀损；3）物理蚀损

如下分析了上述三种蚀损方式的蚀损机理。

化学蚀损机理的探讨

碱蚀

窑口处窑气温度可高达1400℃左右，且于1100~1400℃之间来回波动，该部位耐火材料衬体由于没有稳定的窑皮保护，窑口部位直接暴露在空气中，饱受各种形式碱侵蚀；存在熟料熔体中碱化合物的侵蚀，从冷却机挥发出的碱化合物的侵蚀，二次空气气流内碱的挥发物的侵蚀等等，碱的侵蚀对窑衬的破坏十分严重。经实际考察；在山东铝业公司水泥厂各悬窑窑口使用浇注料居多，其材质基本为高铝质或刚玉质。上述两种材质在使用中受到高温机强碱的侵蚀，耐火材料中的Al2O3、SiO2等化学成分与碱化合物生成了R2O·11Al2O3、R2O·Al2O3·2SiO2和R2O·Al2O3等矿物，在上述反应中使晶格发生膨胀，同时产生的是不可逆的体积变化，这种体积变化在变质层出产生胀缩剪应力，导致该部位衬体不断开裂剥落，以致造成该部位衬体的变形、开裂、严重时甚至不得不更换筒体，使窑的运转周期降低，严重影响了工业大生产的正常运转。

热损蚀

热损蚀最常见的形式是衬体热面层炸裂。主要是由于开窑时烘烤、升温过快，停窑时冷却过猛、或正常操作中无窑皮露衬造成的。由于无窑皮保护，衬面温度在几秒钟内猛增500℃，热震破坏严重；停窑时冷空气迅速进入窑内，窑衬温度骤然降低，使衬面原有裂纹迅速扩大，造成炸裂，这就要求耐火材料应具有极好的热震稳定性。

耐火材料的热震稳定性随它的导热系数（λ）和力学强度（τ）的增加而增加，随它的热膨胀系数（ɑ），弹性模量（E）、比热（c）体积密度（γ）的增加而降低，即：

K=λτ/cγɑ E

可见，耐火材料的热膨胀系数和弹性模量是其本质决定的，因此必须设法提高耐火材料的强度来提高其热震稳定性。同时，操作过程中，必须严格控制开、停窑的升温速度和尽量减少停窑次数，来克服耐火衬体的这一弱点。

物理蚀损

耐火窑口最常见的损坏方式是：窑口护铁外倾，寿命短。这是因为没有充分考虑到窑内耐火砖的纵向热胀所至。经计算，窑内耐火砖的纵向热膨胀时相当大的，如不采取相应措施，所产生的纵向应力十分惊人。以镁铬砖为例；当烧成带筒体300℃，砖比筒体热胀多达50mm。当衬料内表面1300℃时，外表面200℃时，将形成660MPa的热应力，这一巨大的热应力作用于前窑口，使护铁外倾，使耐火衬体松动、跨落、如在此设一挡砖圈，将起到四两拨千斤的作用。

机械破损

水泥窑口部位，由于缺少稳定窑皮的保护，高温熟料不断地冲刷、磨蚀该部位，高温气流的冲蚀也相当严重，使窑口机械损坏较为强烈。此外，由于窑的金属壳体并不是刚性的，加上窑的椭圆度的影响，窑筒体在转动中都要发生或大或小的变形，在窑衬内导致压、拉、和剪应力，加上窑内耐火砖相互间持续出现的相对位移和局部应力，导致窑口衬体的断裂、开裂、剥落，当使用耐火砖时，甚至“抽签”掉砖。

1）耐高温：2）耐碱性能好：3）热震稳定性好；4）高强耐磨。

试验

以高铝骨料为主要原料，以纯铝酸钙水泥作结合剂，引入适量的氧化铝超微粉和复合外加及。主要原料的化学成分如表1所示。

以上述原料配制耐火浇注料，具有良好的化学稳定性和高温性能，但存在耐碱性和热震稳定性较差的缺点。为适用于水泥窑口的苛刻条件，尚需提高材料热震稳定性和耐碱性能，以石英温度急骤变化和碱化合物的侵蚀，提高其使用寿命。

通过对一些列耐火材料的抗热震性总结概括可以发现一个规律：有两个或两个以上热膨胀系数有一定差异的物相，以适当比例构成的“复相材料”的热震性往往比单相材料更为优良。本次试验运用了：“复相改性”原理，添加外加物a，与高铝矾土构成复相材料，由于二者热膨胀系数的差异，导致在相的界面上产生微裂纹，使其具备微裂纹增韧的机制，从而提高了材料的热震稳定性。

同时外加物a在提高浇注料的热震稳定性之时，在高温下雨原料中的氧化铝反应，形成新的矿物想，该矿物相为致密材料，包裹于高铝骨料周围形成一层保护膜，阻止了碱与氧化铝等成分的进一步反应，使浇注料耐碱性大大提高。

试样的制备

按一定的配比配料，采用振动成型制成40×40×160mm试样，进行性能检测。

浇注料性能检测

浇注料各种性能检测参照相关标准。

耐碱性检测：由我方制备浇注料试块，规格为100×100×100mm，送至淄博市耐火材料产品质量监督检验站检测，耐碱度为国家二级。即试样经工业无水碳酸钾于1000℃恒温5小时侵蚀后，试样表面产生的裂纹宽度小于1.0mm，可满足生产需要。

新型耐碱浇注料研制成功后，于2000年4月首次应用于山东铝业公司水泥厂7号窑窑口，用料十吨，运转时间为224天。

因该材料耐碱、高强、已推广到山东铝业公司氧化铝厂熟料窑口（熟料中碱含量高达20%），氧化铝厂的悬窑系统，各悬窑喷煤管等处。目前，累计用量已达200余吨。

经生产使用后证明：该材料可使窑口的使用周期提高到以前（一般不超过90天）的2倍。满足了生产需要，具有良好的推广前景和明显的经济效益。

施工中注意的问题

尽管窑口结构不尽相同，窑口使用浇注料之间，筒体上必须焊上金属锚固件。

窑口施工采用环向联系浇筑方法，采用该方法需要延其环向长度进行整体浇筑，不需流膨胀缝。在烘干升温中，至少经35小时升至正常使用温度，否则影响浇筑体使用寿命。

结论

1）研制的新型耐碱浇注料成功应用于水泥厂、氧化铝厂大型回转窑窑口等部位。

2）新型耐碱浇注料与传统耐火材料相比，提高窑口使用寿命一倍以上（达180天以上），具有广泛的推广前景和明显的经济效益。