“十一五”期间，我国水泥工业发展迅猛，特别是2010年，新型干法水泥比重达到80%，超额完成了水泥产业“十一五”规划确立的70%的目标。大型新型干法水泥窑的推广也带动和促进了新一代衬里耐火技术的发展。据统计，水泥工业所消耗的耐火材料占耐火材料总量的10%以上，随着水泥工业的长足稳健发展，对耐火材料的需求不仅在数量上有持续的提高，技术上也提出了更高的要求，而且伴随水泥工业产业结构的进一步调整及国家政策对节能环保要求的不断提高，传统的水泥窑衬里耐火技术已逐渐被环保节能、性能稳定、功能化、工程化的新一代耐火技术所取代。目前，我国大型新型干法水泥窑衬里耐火技术已形成较为系统、品类齐全的产品配套方案和施工技术。
当前我国新型干法水泥窑对衬里耐火技术的要求
新型干法水泥窑的技术进步和大型化发展，使得水泥窑运行窑温升高、转速加快、窑系统更复杂，同时燃料、原料种类和组成多样化也给耐火材料提出了新的挑战，对耐火技术提出了新的要求。
合理的价位。据统计我国每生产1吨熟料所消耗的耐火材料远大于欧美国家水平，因此对于我国水泥工业而言，要求在条件苛刻、温度较高、环境恶劣的部位使用价格相对较高的耐火材料，中低温部位、受碱氯硫影响较小，对抗热震、耐磨要求不高的部位使用价格相对低廉的耐火材料，因地制宜，在保证正常使用下最大限度的减少耐火材料的成本，无疑是水泥工业生产要求的方向。
合理的使用寿命。耐火材料的使用寿命影响因素较多，包括在运行中高温下的热应力、机械应力、热化学侵蚀/腐蚀、周期温度变化等，也包括正常或非正常停窑、维修带来的热震影响、机械破坏等，因此，要求耐火材料一方面能达到一个或数个维修周期，另一方面也要求和维修周期相匹配，最好能够通过控制耐火技术的稳定性达到控制维修频率的目的。
环境友好。随着“十二五”节能减排力度的加大，水泥工业一方面要达产保持运转率，另一方面要达标完成节能减排任务。这也要求新一代耐火隔热材料减少热量散失，提高长周期满负荷运行率，为水泥工业节能减排降耗提供支持。
施工及时便捷。由于未来新建水泥项目大幅放缓，因此耐火材料基本用于水泥窑的大修和维护。这就需要耐火材料企业在产品及施工技术上事先做好充足的准备，做到一旦施工，必须反应及时，服务快捷。
较强的适应性。利用水泥窑协同处置废弃物技术对耐火材料提出了新的挑战，要求新一代耐火材料不仅能够满足生产熟料的要求，同时还必须满足环境苛刻的废弃物焚烧的要求。
新一代大型干法水泥窑耐火技术展望
为满足大型干法水泥窑未来发展的需求，与水泥工业协同发展，我国耐火材料企业必须立足当前，潜心研究，开拓新一代的大型干法水泥窑耐火技术，笔者认为具体可从以下几个方面深入研究。
一是推进无铬化，大力发展新型绿色环保耐火材料。目前欧美等国家已经对含铬原料进行了严格的限制，且世界上高品位铬矿越来越少，进一步促进了开发能够取代镁铬砖耐火材料的其他耐火材料。就当前研究来看，取得较好使用效果的为镁钙锆质和改进尖晶石质耐火材料，体现了水泥窑耐火材料的发展方向。
镁钙锆质耐火材料。我国白云石资源丰富、CaO含量较高，通过不同方式引入ZrO2后，能够很大程度上提高产品的高温性能和抗水化性能，生产的镁钙锆砖具有较同类耐火制品更为优异的挂窑皮性能。经实践检验，通达耐火生产的镁钙锆砖在多条大型水泥窑上均取得了良好的效果，寿命周期达到并超过镁铬砖。目前，生产镁钙锆质耐火材料普遍生产成本较高、工艺复杂、生产周期长，所以今后的努力方向当立足于降低生产成本、优化生产工艺、缩短生产周期。
改进尖晶石质耐火材料。改进尖晶石砖是上世纪末出现的新品种，是由特殊弹性制造技术和二价铁尖晶石制备，产品机械和热化学性能较白云石砖、镁铬砖有明显改善。目前这种产品已在国内一些回转窑的烧成带和上过渡带应用，但因我国水泥窑停窑频率较高，此产品还需改善抗热震性，降低停窑带来的风险。
二是研制高档次高效节能隔热保温材料。不定形耐火材料由于不需成型和烧成，是耐火材料发展的重要板块。我国不定形耐火材料技术发展迅速，技术研究和应用研究水平不断提高，国产不定形耐火材料的使用性能基本可以满足国内高温工业技术需要。但是，随着高温工业的发展，特别是国家对高温工业的能源节约要求，不定形耐火材料的节能化仍然是一项重要的任务。合理利用各种材质及显微结构的隔热保温耐火材料乃为减少炉壁外表面散热损失的最佳选择。
水泥工业能耗大，如果能够显著减少热量散失，可有效的降低能耗，减少燃烧废气的排放，因此高效节能隔热保温材料也是未来耐火技术的发展方向之一。通达耐火研制的轻质耐碱耐火浇注料GL-11N，具有良好的保温隔热性能，使用在1～4级预热器，实现有效地降低生产的能耗，节约生产成本，减少碳排放。通达耐火还在高强低导耐火材料方面开展了大量的研究工作，并取得了良好的使用效果。
三是开发适应性强的高端均质耐火材料。我国有丰富的耐火原料资源，特别是高铝矾土、菱镁矿和石墨堪称耐火原料三大支柱。长期以来，为了提高耐火材料的抗渣侵蚀性能，延长耐火材料的使用寿命，原料多经煅烧或熔融而成致密的颗粒料，粉料再经过粉磨得到，因此，耐火材料的抗渣侵蚀性能得到增强，但因为热导率增大而能耗也相应加大。熔融生产过程中消耗电能大、污染严重，不符合国家资源节约、环境友好的发展方向。与此同时，我国耐火原料由于矿床构造不同所导致的组成变化较大和受最大利润的驱动，采富弃贫，采易弃难，以及采剥失调，不仅资源遭到不同程度的浪费，环境失治现象也相当严重。
传统高铝耐火浇注料大都以天然矿物熟料或生料为原料，化学组成不稳定，质量波动时有发生，从而给水泥企业用户带来一定影响。要从根本上解决此类问题，最有效的方法首先是从原料着手，通过配料合成，使得原料化学成分均一，并通过超高温的温差波动小于5度的自控窑炉烧成，实现矿物组成稳定，也即通过控制原料确保产品的均质性和稳定性，进而实现耐火材料产品的长寿命化。为此，通达耐火领行业之先在山西阳泉建立均质原料示范基地，采用自主创新技术和国际高端装备进行矾土基均质耐火原料的生产，从而保证原料和制品的均质稳定。目前均质耐火原料已进入生产阶段，所产铝硅质均质料组成稳定，莫来石含量高，气孔率小，开始应用于水泥窑用耐火浇注料中，实测各项性能及稳定性优于天然原料产品，在多家水泥企业装备上使用效果优异，推广应用前景极为广阔。
值得注意的是，为满足大型干法水泥窑适应焚烧垃圾需要，耐火材料在设计时还应具有适应性强的特点，不仅能够在碱性气氛下使用，在中性、酸性，甚至在有腐蚀性液体存在下也能适用。随着回转窑焚烧垃圾技术的不断发展，这将是未来耐火材料技术的重要发展方向之一。通达耐火多年前即对该类典型产品开展深入研究，为国内数条大型多功能干法水泥窑提供耐火材料，成功实现了耐火材料使用寿命在焚烧垃圾和水泥熟料生产中基本一致的目标，在业内率先解决了耐火材料在功能领域的敏感性和适应性问题。
水泥窑耐火工程技术发展趋势
鉴于水泥窑改造和维修时间有限，甚至要求在运转时实施维修改造的特点，耐火企业必须反应及时，在短时间内完成材料的施工，以下几个方面将是水泥窑耐火工程技术发展的趋势。
一是湿法喷射技术。耐火浇注料湿式喷射施工技术近年越来越受到人们的关注。它与常规的浇注料、自流浇注料不同，其一是在低加水量条件下仍具有一定的自流性，且不易出现颗粒偏析现象；其二是湿式喷射浇注料的粘滞阻力低，易于管道输送。湿式喷射浇注料还有一个更显著的特点就是喷射施工时需添加促凝剂，在促凝剂的作用下，喷射到施工面上的浇注料迅速失去流动性而附着，可大大降低材料的回弹率。该技术具有无需支模、施工速度快、效率高、施工时无粉尘等优点。到目前，国内在水泥窑耐火材料施工应用此项技术仅有以通达耐火为代表的优势企业，拥有技术、产品、装备等成套、成熟经验，在多个地域大型水泥窑上有成功的业绩。
二是热态修补技术。即借助热态修补设备将配制好的修补料以一定压力输送到需修补部位，同时补充所需助燃气体在高温下通过固相烧结达到修补窑衬目的的耐火材料施工技术，具有施工方便、无需停窑等优点。
三是典型部位预制技术。浇注料预制技术具有独特优势，通过使用验证，采用干法水泥窑典型部位浇注料预制技术能大幅提高浇注料的施工速度，辅以合理配置耐火材料，使用寿命十分理想，是水泥窑关键部位施工发展的重要方向。
随着水泥工业产业结构的不断调整和技术的不断进步，还将推动我国新一代新型干法水泥窑衬里耐火材料进一步朝着绿色环保、节能降耗、方便快捷、均质稳定的方向不断向前发展。
