回转窑中氧化窑与还原窑区别

随着水泥产业的不断发展和进步，回转窑内衬耐火材料面临着越来越大的挑战。高铝质耐火材料是水泥回转窑初期最重要的高温带内衬耐火材料。二十世纪六十年代至七十年代，镁铬砖由于具备优异的挂窑皮性和抗侵蚀性，普遍使用在水泥回转窑高温带。八十年代以后，因为役后镁铬砖中三价铬易被氧化成水溶性且有剧毒的六价铬，造成环境污染，所以水泥回转窑内衬耐火材料无铬化的研发迫在眉睫，水泥回转窑内衬材料开始从镁铬砖向镁铝尖晶石砖、镁钙砖发展。

1)水泥回转窑内衬耐火材料应用现状

镁铬砖以其高耐火度、良好挂窑皮性能和优异热震稳定性等一系列优点，广泛应用于水泥回转窑内衬材料。但是使用过程中也发现了其缺点：镁铬砖在使用过程中，铬铁矿中的铁离子不断在Fe2+和Fe3+之间转换，产生较大体积膨胀，导致其使用寿命下降;铬尖晶石中钾、钠等离子的渗入，使Cr3+易被氧化成Cr6+，水溶性且有剧毒的Cr6+不仅会造成环境污染，还具有致癌性。

因此，水泥回转窑内衬材料的无铬化研究势在必行。目前，镁铝尖晶石砖和白云石砖是高温水泥回转窑内衬无铬化的重要材料。

镁尖晶石砖是以尖晶石为核心，通过添加适宜添加剂研制的耐火材料制品。尖晶石相使砖具有良好的抗热震稳定性，对碱、熟料液相和硫蒸气的侵蚀性较强，除此之外，其热负荷能力也较好。但镁尖晶石砖的热导率高、挂窑皮性能较差，并且高温下容易与水泥熟料中的C3S或C3A发生反应，生成熔点较低的C12A7，这对窑体结构的整体性有决定性影响，限制了镁尖晶石砖在水泥窑内衬中的应用。

白云石砖不仅具备优良的化学相容性和挂窑皮性，还具备显著的抗碱、抗还原气氛侵蚀性，非常适合应用于水泥回转窑烧成带。但是，窑内气氛中的CO2和SO3可能与白云石砖中游离的CaO发生反应，生成CaCO3和CaSO4，反应时产生的体积效应较大，有可能破坏其显微结构[18]。同时，大量游离的CaO易吸收空气中水蒸气，发生水化现象，导致砖的抗热震稳定性能和使用寿命降低。综上所述，白云石砖仍需进一步改进研究。

为了改善这两种耐火砖的使用性能，张芸等以烧结MgO和MgO-Al2O3粉作主要原料、选择三种不同含铁添加剂对水泥窑方镁石-尖晶石砖性能进行研究。结果表明：含铁添加剂不仅活化了MgO晶格、提高了制品的烧结致密度和热震稳定性，还改善了制品导热系数高和挂窑皮困难等问题。ChenMin等以MgO-CaO砂为原料，通过引入nano-ZrO2和μm-ZrO2为添加剂，研究了ZrO2种类及用量对镁钙材料烧结性能及热震稳定性的影响。通过对比表明，当nano-ZrO2的加入量为2wt%时，镁钙材料烧结致密度较高，易形成均匀、细化的显微结构;同时，CaO与ZrO2反应产生的微裂纹可以增强制品韧性，提高镁钙材料的抗热震性。

综上学者所取得的研究结果可以发现：高温水泥回转窑用无铬耐火材料虽然具备优异的抗热震性和挂窑皮性，但仍有一些问题需要解决。加入含铁添加剂的镁铝尖晶石砖合成困难、热导率高、Fe2+与Fe3+价态反复变化导致材料出现较大的体积效应，容易对砖体本身结构造成严重损伤;以可燃性废物为燃料而产生的窑内气氛中的CO2和SO3可能与白云石砖中游离的CaO发生反应并产生较大的体积效应，从而破坏制品的显微结构，影响其使用性能。可见，水泥回转窑高温带内衬的无铬化问题仍然是一项有待继续深入研究的课题。

2)水泥回转窑内耐火衬材料研究现状

镁质铁铝尖晶石(MgO-FeO·Al2O3)材料和无铬耐火材料(MgO-CaO-ZrO2)是近年来研究开发的用于水泥回转窑烧成带的新材质。

陈俊红等以预合成出的铁铝尖晶石和镁砂制备镁质铁铝尖晶石砖，其中铁离子以二价态存在，消除了Fe3+与Fe2+反复变化出现较大的体积效应，确保制品在使用时具备优异的热震稳定性、抗水泥侵蚀性以及杰出的结窑皮能力。

刘会林等以预合成的含铁氧化物7.1wt%的高铁MgO砂、预合成FeO·Al2O3和亚硫酸纸浆废液为原料，制备出性能优异的MgO-FeO·Al2O3砖。结果表明：MgO-FeO·Al2O3砖的常温抗压强度随着FeO·Al2O3的加入先增大后减小，当FeO·Al2O3的加入量为7wt%时，其常温抗压强度最大。

MgO-FeO·Al2O3砖具有热膨胀率和热导率低、结构柔韧性强等显著特点，但是合成FeO·Al2O3成本高以及合成过程中气氛难以控制，因此MgO-FeO·Al2O3砖有待进一步研究。

陈肇友从三元系相图的角度提出镁钙锆材料用于水泥回转窑的可行性，讨论了镁钙锆耐火材料抗炉外钢渣以及硅酸钙水泥、铝酸钙水泥的侵蚀性。结果表明，MgO-CaO-ZrO2材料对Al2O3含量较低的碱性钢渣与硅酸盐水泥的抗侵蚀性较好，但对Al2O3含量高的酸性钢渣或铝酸钙水泥的抗侵蚀性较差。

张干通研究了镁钙锆砖在新式干法回转窑烧成带上的使用环境。结果表明：镁钙锆砖具备优异的抗侵蚀性能和挂窑皮性能，并且能够在窑皮间形成相对完整的连接体。田小利等对MgO-CaO-ZrO2复合材料进行了深入研究，结果发现，材料中方镁石和CaZrO3的直接结合可以使其具备力学强度适宜、荷重软化温度高及热震稳定性好等优良性能，有望成为水泥回转窑内衬的替代材料。