1、现代水泥与现代耐火材料现代水泥与现代耐火材料瑞泰科技股份有限公司瑞泰科技股份有限公司 袁袁 林林 教授教授 博导博导 享受国务院政府特殊津贴享受国务院政府特殊津贴水泥环保节能论坛水泥环保节能论坛 10月月30日于徐州日于徐州现代水泥与现代耐火材料瑞泰科技股份有限公司 目目 录录结束语结束语新型耐火材料新型耐火材料二代新型干法耐火材料配置技术二代新型干法耐火材料配置技术新型干法工艺对耐火材料的要求新型干法工艺对耐火材料的要求水泥工业的发展及现状水泥工业的发展及现状目 录结束语新型耐火材料二代新型干法耐火材料配置技术新型干法序言难忘流行语 中国梦：民族复兴，人民幸福；一带一路：旨在开拓海上经济通道
2、和战略发展空间，开发海上能源和港口航运。走出去的步伐将加快。中国制造2025：建设制造业强国的序幕全面拉开，创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化，实施智能制造、工业强基。互联网+新常态：序言难忘流行语现代水泥泰安中联5000吨生产线示范线目标：孰料标准煤耗：确保95公斤，力争92公斤；孰料综合电耗：确保50度，力争45度；PO42.5水泥综合电耗：确保70度，力争65度；全员劳动生产率：20000吨/年/人，力争35000吨/年/人；投资控制目标：不突破原5000吨/日的设计概算；智能制造：专家优化及无人值守。振奋消息：振奋消息：现代水泥泰安中联5 0 0 0 吨生产线示范线目标：振奋消息：
3、示范线建设标准五全：全变频、全消音、全封闭、全收尘、全利废；四个一流：工艺一流，技术一流，环境一流，形象一流；四不漏：不漏风，不漏料，不漏油，不漏水；示范线建设标准五全：全变频、全消音、全封闭、全收尘、全利废；泰安中联完成情况熟料的综合电耗达到48.56度，低于设计能力50度的目标；熟料的标准煤耗达到96.85公斤，随着调试过程的深入有把握达到95公斤的目标。泰安中联完成情况熟料的综合电耗达到4 8.5 6 度，低于设计能力泰安中联已经成为水泥行业智能制造的引领者：矿山智能开采系统；在线分析自动控制系统；生产线全线专家优化系统；生产现场无人值守系统；进厂原燃料自动检测、计量系统；场内物流自动管
4、理系统；互联网远程监控诊断系统生产管理无线终端管控系统；泰安中联已经成为水泥行业智能制造的引领者：水泥工业的发展及现状水泥工业的发展及现状19301930年年19511951年年19711971年年现现 在在第 二 代 新第 二 代 新型 干 法 水型 干 法 水泥窑技术泥窑技术德国伯力鸠斯公司德国伯力鸠斯公司研制了立波尔窑研制了立波尔窑 西德出现并于西德出现并于19531953年正年正常运行的第一台悬浮常运行的第一台悬浮预热窑（简称预热窑（简称SPSP窑）窑）日本从日本从SPSP窑的基础上发窑的基础上发展成的第一台预分解展成的第一台预分解窑（简称窑（简称PCPC窑）窑）悬浮预热和窑外分解技悬
5、浮预热和窑外分解技术为核心的新型干法术为核心的新型干法水泥生产水泥生产诞诞 生生18241824年诞生以来，年诞生以来，200200年年间历经多次变革。开始间历经多次变革。开始是间歇作业的土立窑，是间歇作业的土立窑，18851885年出现了回转窑年出现了回转窑水泥工业的发展及现状1 9 3 0 年1 9 5 1 年1 9 7 1 年现 在水泥工业的发展及现状水泥工业的发展及现状20192019年年全国新型干法熟料产全国新型干法熟料产线数量线数量13591359条，熟料产能条，熟料产能11.5211.52亿吨。亿吨。20192019年年全国新型干法熟料产全国新型干法熟料产线数量线数量153615
6、36 条，熟料产能条，熟料产能14.314.3亿吨。亿吨。20192019年年，全国新型干法熟料，全国新型干法熟料生产线生产线16741674条，熟料产能条，熟料产能15.915.9亿吨，亿吨，20192019年年，全国新型干法熟料，全国新型干法熟料生产线生产线17671767条。熟料产能条。熟料产能 17.117.1亿吨，亿吨，20192019年年，全国新型干法熟料，全国新型干法熟料生产线生产线18211821条。熟料产能条。熟料产能 17.817.8亿吨。亿吨。水泥工业的发展及现状2 0 1 9 年全国新型干法熟料产线数量1 3 5新型干法工艺对耐火材料的要求新型干法工艺对耐火材料的要求新
7、型干法水泥窑工艺特点：窑温较高窑温较高 窑速较快窑速较快 碱侵蚀较重碱侵蚀较重 结构复杂结构复杂 节能要求较高节能要求较高促使为之服务的耐火材料及其使用技术也全面更新！促使为之服务的耐火材料及其使用技术也全面更新！新型干法工艺对耐火材料的要求新型干法水泥窑工艺特点：绿色环保绿色环保使用过程中对水泥没污染；使用后的残砖对环境没污染要求耐火材料低导热；要求耐火材料适于多种燃料要求耐火材料低导热；要求耐火材料适于多种燃料寿命长久寿命长久节能降耗节能降耗 现代水泥生产对耐火材料要求现代水泥生产对耐火材料要求绿色环保使用过程中对水泥没污染；要求耐火材料低导热；要求耐火耐火材料在新型干法水泥窑上的消耗耐火
8、材料在新型干法水泥窑上的消耗烧成带碱性砖过渡带碱性砖普通硅铝砖浇注料耐火材料消耗（克/吨熟料）1591598585124124100100消耗量（万吨）28.315.122.017.8预计销售额（亿元）14.156.797.706.23 以以20192019年熟料产能年熟料产能17.817.8亿吨为标准，全年水泥行业烧成带耐火材亿吨为标准，全年水泥行业烧成带耐火材料消量近料消量近28.328.3万吨，过渡带消耗尖晶石或硅莫砖近万吨，过渡带消耗尖晶石或硅莫砖近15.115.1万吨，安全万吨，安全带、分解炉、三次风管大约为带、分解炉、三次风管大约为22.022.0万吨，浇注料大约万吨，浇注料大约1
9、7.817.8万吨。万吨。数据来源：实践统计及理论计算数据来源：实践统计及理论计算耐火材料在新型干法水泥窑上的消耗烧成带碱性砖过渡带碱性砖二代新型干法耐火材料配置技术二代新型干法耐火材料配置技术 第二代新型干法水泥技术经济指标：第二代新型干法水泥技术经济指标：吨熟料热耗吨熟料热耗 650kcal/kg650kcal/kg；吨水泥电耗吨水泥电耗 80kWh/t80kWh/t；吨水泥废物替代量吨水泥废物替代量 500kg500kg；废弃物燃料替代率废弃物燃料替代率 30%30%；水泥中水溶性铬水泥中水溶性铬()()的限量及测定方法的限量及测定方法国家标准国家标准二代新型干法耐火材料配置技术第二代新
10、型干法水泥技术经济指标：二代新型干法耐火材料配置技术二代新型干法耐火材料配置技术水泥窑表面散热损失的分布水泥窑表面散热损失的分布二代新型干法耐火材料配置技术水泥窑表面散热损失的分布二代新型干法耐火材料配置技术二代新型干法耐火材料配置技术将水泥窑系统表面散热损失从目前占熟料热耗的11%降低到6%，占熟料总热耗的5%。以700kcal/kg k计，降低热耗35kcal/kg k或146KJ/kg c。节能折合标煤35000/7000=5kg/t c，减排二氧化碳13.5kg/t c。2 2）配置无铬碱性系列耐火材料）配置无铬碱性系列耐火材料1 1）扩大低导热复合砖配置量减少窑的散热损失）扩大低导热
11、复合砖配置量减少窑的散热损失4 4）配置高性能不定形耐火材料，提高窑口等关键部位使用寿命）配置高性能不定形耐火材料，提高窑口等关键部位使用寿命3 3）使用预制件提高不定形耐火材料寿命）使用预制件提高不定形耐火材料寿命二代新型干法耐火材料配置技术将水泥窑系统表面散热损失从目前占二代新型干法耐火材料配置技术二代新型干法耐火材料配置技术二代新型干法耐火材料配置技术新型耐火材料之一新型耐火材料之一低导热多层复合莫来石砖低导热多层复合莫来石砖新型耐火材料之一低导热多层复合莫来石砖轻量复合设计节能低低导热多层复合莫来石砖低导热多层复合莫来石砖隔热层隔热层保温层保温层工作层工作层低导热多层复合莫来石砖隔热层
12、保温层工作层科学的组合结构科学的组合结构产品采用多层复合结构，分为工作层、保温层、隔热层。工作层具有高强度、低导热、高温耐磨、高荷重软化温度、抗侵蚀、抗热震的特性，提供稳定长寿的使用效果；保温层具有高强度、低导热特性，在降低导热系数的同时作为骨架连接工作层与隔热层以及与筒体直接接触；隔热层则采用超低导热系数的含锆氧化铝耐火纤维板，进一步降低制品的导热系数。科学的组合结构产品采用多层复合结构，分为工作层、保温层、隔热产品特点产品特点解决的主要关键技术问题及产品特点为：材料组成与设计创新：通过对工作层及保温层组成的优化设计，解决了工作层及保温层导热系数大、抗热震差等难题；结构设计创新：通过对多层复
13、合结构的研究，解决了结构稳定性差，生产制作合格率低的难题；制作工艺创新：通过对结合部结合强度的研究，实现同步成型、实现同步成型、同步烧成同步烧成，解决了由于结合面膨胀系数不同，结合强度低、膨胀收缩不一致，造成开裂、变形的难题；产品特点解决的主要关键技术问题及产品特点为：低导热莫来石砖系列产品指标低导热莫来石砖系列产品指标名称名称常温耐压常温耐压（Mpa）显气孔率显气孔率（%）热震稳定性热震稳定性（次）（次）荷重软化温度荷重软化温度（）导热系数导热系数（1000W/mK)耐磨系数耐磨系数(CC)(CC)RTLD-1RTLD-190221716002.02.22.02.28.58.5RTLD-2R
14、TLD-2105202016501.82.01.82.08.08.0RTLD-3RTLD-311020202516801.61.81.61.87.57.5低导热低导热莫来石砖莫来石砖9022161600 1.92.11.92.18.08.016801680普通普通硅莫砖硅莫砖85221516802.83.12.83.18.58.5低导热莫来石砖系列产品指标 R T L D-1 9 0 2 2 1 7 应用实例20192019年年7月月北方水泥集团吉林德全水泥有限公司北方水泥集团吉林德全水泥有限公司5000TPD5000TPD回转窑使用低导热多层复回转窑使用低导热多层复合莫来石砖，砌筑合莫来石砖
15、，砌筑位置为位置为37473747米处，共计米处，共计1010米；米；实际使用结果表明，该处筒体砌筑硅莫砖时平均温度为实际使用结果表明，该处筒体砌筑硅莫砖时平均温度为320 320，砌筑低导热多层，砌筑低导热多层复合莫来石砖后复合莫来石砖后平均温度降低到平均温度降低到260 260，降低了，降低了60 60。按照按照5000TPD5000TPD回转窑砌筑量计算，每米低导热多层复合莫来石砖每年可回转窑砌筑量计算，每米低导热多层复合莫来石砖每年可节约标煤节约标煤4040吨，减少排放碳排放吨，减少排放碳排放100100吨吨。应用实例2 0 1 9 年7 月北方水泥集团吉林德全水泥有限公司5 0 0新
16、型耐火材料之二新型耐火材料之二镁铁尖晶石砖镁铁尖晶石砖 在国家“863”项目水泥窑用环境友好碱性耐火材料技术成果和产业化基础之上，继续研发复合尖晶石无铬砖，在保证其高温性能和粘挂窑皮性能基础之上，降低导热系数，减少回转窑烧成带散热损失。环保环保绿色绿色节能节能新型耐火材料之二镁铁尖晶石砖 在国家“8 6 3”项目镁铁尖晶石砖镁铁尖晶石砖镁铁尖晶石砖产品特点产品特点关键技术问题及产品特点为：u原料合成工艺创新：通过熔融技术，采用埋弧工艺合成电熔镁铁砂，技术先进，难度大，具有创新性；u相组成设计创新：在高温热处理过程中，通过镁铁尖晶石和铁铝尖晶石的固相反应，生成复相的镁铁铝尖晶石相，增强了各固相间
17、的结合强度，同时Fe2+和Mg2+在铁铝尖晶石分解过程中相互扩散，材料结构柔韧性得到了增强；u授权专利：镁铁-铁铝复合尖晶石砖及其制备方法 ZL201910582957.3产品特点关键技术问题及产品特点为：项 目名 称体积密度g/cm3显气孔率%耐压强度MPa荷重软化温度T0.6 热震稳定性1100水冷次RT-MFe2.922.98151860160010化学组成%MgO 7885%Fe2O3 48%高性能镁铁尖晶石砖性能指标高性能镁铁尖晶石砖性能指标项 目体积密度显气孔率耐压强度荷重软化温度热震稳定性R T-M应用实例 镁铁尖晶石砖具有优良高温性能，挂窑皮性能和抗热震稳定性能，其镁铁尖晶石砖
18、具有优良高温性能，挂窑皮性能和抗热震稳定性能，其技术指标性能已达到国内外先进水平。现已有年产技术指标性能已达到国内外先进水平。现已有年产7 7万吨生产线投产，广泛万吨生产线投产，广泛应用于大型回转窑（应用于大型回转窑（4000t/d4000t/d）烧成带。已在华润水泥、中联水泥、中材水）烧成带。已在华润水泥、中联水泥、中材水泥、尧柏水泥等大型水泥集团应用。尤其是在华润集团应用后，回转窑中泥、尧柏水泥等大型水泥集团应用。尤其是在华润集团应用后，回转窑中镁铁尖晶石砖的使用寿命从镁铁尖晶石砖的使用寿命从8 8个月延长到个月延长到1212个月以上，最长使用时间达到了个月以上，最长使用时间达到了2222
19、个月。该产品取代了镁铬砖，推进了水泥窑无铬化进程。个月。该产品取代了镁铬砖，推进了水泥窑无铬化进程。应用实例 镁铁尖晶石砖具有优良高温性能，挂窑皮性能和抗新型耐火材料之三新型耐火材料之三镁铝尖晶石砖镁铝尖晶石砖新型耐火材料之三镁铝尖晶石砖产品特点产品特点关键技术问题及产品特点为：u相组成设计创新：在高温热处理过程中，通过原位合成反应生成镁铝尖晶石，原位合成尖晶石过程中伴随的体积效应实现了材料的微裂纹增韧，同时基质中新生成的尖晶石相化学性质稳定，提高了材料的抗侵蚀性能；引入第二相氧化锆，通过马氏体相变增韧，增强材料的结构韧性，提高热震稳定性能；u产品特点：热震稳定性能和抗侵蚀性能优异，很好地适配
20、水泥窑过渡带温度波动大、侵蚀苛刻的使用环境。产品特点关键技术问题及产品特点为：高性能镁铝尖晶石砖性能指标高性能镁铝尖晶石砖性能指标名 称体积密度g/cm3显气孔率%耐压强度MPa荷重软化温度T0.6 热震稳定性1100水冷次RT-MA2.953.0151860165015化学组成%MgO 8088%Al2O3 812%高性能镁铝尖晶石砖性能指标名 称体积密度显气孔率耐压强度荷用户名称用户名称窑型窑型使用周期使用周期上窑时间上窑时间云南红塔滇西水泥股份云南红塔滇西水泥股份有限公司有限公司5000t/d12个月个月2019年年华润水泥（贵港）有限公司华润水泥（贵港）有限公司5000t/d15个月个
21、月2019年年郏县中联天广水泥集团郏县中联天广水泥集团有限公司有限公司2500t/d13个月个月2019年年 经过多家水泥企业应用反馈，经过多家水泥企业应用反馈，镁铝尖晶石砖镁铝尖晶石砖性能稳定，适用性强，性能稳定，适用性强，使用效果优良。使用效果优良。应用实例云南红塔滇西水泥股份5 0 0 0 t/d 1 2 个月2 0 1 9 年华润水泥新型耐火材料之四新型耐火材料之四篦冷机矮墙预制件篦冷机矮墙预制件 使用寿命延长，延长了维修周期使用寿命延长，延长了维修周期 施工周期缩短，提高工作效率施工周期缩短，提高工作效率 使用安全稳定，提高了运转率使用安全稳定，提高了运转率新型耐火材料之四篦冷机矮墙
22、预制件使用寿命延长，延长了维修篦冷机矮墙预制件篦冷机矮墙预制件篦冷机矮墙预制件产品特点产品特点关键技术问题及产品特点为：u制备工艺创新：改变传统篦冷机矮墙采用的浇注施工工艺，采用预制件拼装施工工艺，解决了浇注料施工因素对材料性能的影响，通过严格的预制件生产、烘烤工艺，具有更加优异的整体稳定性；u结构设计创新：预制件采用榫卯结构进行拼装，解决了平砌施工缝质量薄弱的问题，同时整体结构强度更优；u产品特点：施工简单，烘窑方便，整体性好。产品特点关键技术问题及产品特点为：篦冷机矮墙用预制件理化指标篦冷机矮墙用预制件理化指标产品名称产品名称高强耐磨预制件高强耐磨预制件牌号BLJ-RT-75最高使用温度（
23、）1500110烘后体密 (g/cm3)2.60化学成分Al2O375常温耐压强度（MPa）11024h10011003h11013003h110常温抗折强度（MPa）11024h1011003h1113003h12线变化率（%）11003h0.313003h0.5特性强度高，耐磨损，热震稳定性好强度高，耐磨损，热震稳定性好篦冷机矮墙用预制件理化指标产品名称高强耐磨预制件牌号B L J-应用实例应用实例 湖南安仁南方水泥有限公司已经使用一年多的时间湖南安仁南方水泥有限公司已经使用一年多的时间 延长了耐火材料的使用周期、缩短了施工时间，提高了维修效率延长了耐火材料的使用周期、缩短了施工时间，提高
24、了维修效率 使用安全稳定，提高水泥窑运转率使用安全稳定，提高水泥窑运转率 应用实例 湖南安仁南方水泥有限公司已经使用一年多的时间新型耐火材料之五新型耐火材料之五前窑口用高耐磨浇注料前窑口用高耐磨浇注料 前窑口由于受周期性热应力和前窑口由于受周期性热应力和机械应力的破坏、熟料的冲刷、高机械应力的破坏、熟料的冲刷、高温作业、及碱蒸气的侵蚀等作用，温作业、及碱蒸气的侵蚀等作用，传统窑口材料使用寿命为传统窑口材料使用寿命为3-63-6个月，个月，便出现掉角、剥落的现象。便出现掉角、剥落的现象。新型耐火材料之五前窑口用高耐磨浇注料 前窑口由于受采用高效外加剂分散硅灰，充分发挥硅灰的活性作用，有利于采用高
25、效外加剂分散硅灰，充分发挥硅灰的活性作用，有利于进一步减少水泥掺量；进一步减少水泥掺量；复合使用有机纤维和碳化硅。利用有机纤维烘烤时产生的收缩复合使用有机纤维和碳化硅。利用有机纤维烘烤时产生的收缩作为排除浇注料中水的通道，实现浇注料的快速烘烤。利用碳作为排除浇注料中水的通道，实现浇注料的快速烘烤。利用碳化硅氧化产生的体积效应封堵气孔，提高浇注料的耐碱性能；化硅氧化产生的体积效应封堵气孔，提高浇注料的耐碱性能；引入氧化锆来改善浇注料的热震稳定性。引入氧化锆来改善浇注料的热震稳定性。新型耐火材料之五新型耐火材料之五前窑口用高耐磨浇注料前窑口用高耐磨浇注料采用高效外加剂分散硅灰，充分发挥硅灰的活性作
26、用，有利于进一步前窑口用高耐磨浇注料的性能指标前窑口用高耐磨浇注料的性能指标产品名称产品名称前窑口用高耐磨浇注料前窑口用高耐磨浇注料牌号RT-80MC最高使用温度（）1600110烘后体密 (g/cm3)2.90化学成分Al2O3+SiC80常温耐压强度（MPa）11024h10011003h12013003h120常温抗折强度（MPa）11024h1211003h1413003h14线变化率（%）11003h0.313003h0.5特性强度高，耐磨损，热震稳定性好强度高，耐磨损，热震稳定性好前窑口用高耐磨浇注料的性能指标产品名称前窑口用高耐磨浇注料牌RT-80MCRT-80MC使用使用101
27、0个月个月RT-70MCRT-70MC使用使用1010个月个月应用实例应用实例R T-8 0 MC R T-7 0 MC 应用实例新型耐火材料之六新型耐火材料之六三次风管用超高强耐磨浇注料三次风管用超高强耐磨浇注料JP-85 超高强耐磨浇注料，具有耐高温、耐磨性较好、耐碱性能强等特点。超高强耐磨浇注料，具有耐高温、耐磨性较好、耐碱性能强等特点。使用寿命从使用寿命从3个月提升至个月提升至3年，大大延长了管道的使用寿命，节省了大量社年，大大延长了管道的使用寿命，节省了大量社会资源。会资源。承受高温、含尘气流冲涮，磨耗、腐蚀严重承受高温、含尘气流冲涮，磨耗、腐蚀严重新型耐火材料之六三次风管用超高强耐
28、磨浇注料J P-8 5 超三次风管用超高强耐磨浇注料的性能指标三次风管用超高强耐磨浇注料的性能指标产品名称产品名称三次风管用超高强耐磨浇注料三次风管用超高强耐磨浇注料牌号RT-85110烘后体密 (g/cm3)3.00化学成分Al2O3+SiC85常温耐压强度（MPa）11024h15011003h120常温抗折强度（MPa）11024h1511003h16线变化率（%）11003h0.2耐磨性8特性强度高，耐磨损，热震稳定性好强度高，耐磨损，热震稳定性好三次风管用超高强耐磨浇注料的性能指标产品名称三次风管用超高强JP-85JP-85新砌筑新砌筑JP-85JP-85使用使用3 3年年应用实例应
29、用实例J P-8 5 J P-8 5 应用实例u其使用量约占砌筑总量的其使用量约占砌筑总量的3%3%5%5%。u耐材接缝处所使用的火泥，仍是耐材接缝处所使用的火泥，仍是损毁的薄弱环节损毁的薄弱环节u不同程度的脱落、渗透、侵蚀和不同程度的脱落、渗透、侵蚀和抽签往往都是从泥口开始，继而抽签往往都是从泥口开始，继而延伸、扩展，导致炉衬加速损毁，延伸、扩展，导致炉衬加速损毁，影响其使用寿命。影响其使用寿命。新型耐火材料新型耐火材料之七之七高性能胶泥高性能胶泥RTRT功能型胶泥功能型胶泥其使用量约占砌筑总量的3%5%。新型耐火材料之七高性能关键技术问题及产品特点为：u结合体系创新：采用无机-有机复合结合
30、剂，在使用过程中，结合强度不随温度产生显著衰变，强度保持稳定。在低温时具有高的粘结力和附着力，中温时采用微粉技术（5m），使烧结温度变宽，部分基质料生成液相，使其结构致密，提高中温强度；高温时产生陶瓷烧结，产生较高的强度；u授权专利：碱性高温耐火泥浆 ZL201910582755.9产品特点产品特点关键技术问题及产品特点为：产品特点 材材 质质 理化指标理化指标RT功能型胶泥功能型胶泥化学组成化学组成/%Al2O360MgO10Cr2O3粘结时间粘结时间/min12冷态抗折强度冷态抗折强度/MPa1105.211002.013002.814003.014604.515406.3粒度组成粒度组成
31、/%0.088mm0.50mm27.50.088mm72.5结合剂加入量结合剂加入量/%42高性能胶泥的性能指标高性能胶泥的性能指标R T 功能型胶泥化学组成/%A l 2 O 3 6 0 Mg O 1 0 C r 2应用实例应用实例应用实例 水泥工业的发展和进步推进了耐火材料升级换代水泥工业的发展和进步推进了耐火材料升级换代 耐火材料的进步促进了水泥工业的发展耐火材料的进步促进了水泥工业的发展 二者相辅相成，互惠互助二者相辅相成，互惠互助结束语结束语 水泥工业的发展和进步推进了耐火材料升级换代结束语北京市朝阳区五里桥一街1号院27号楼,100024Bldg 27,Compound 1,Wuliqiao 1st street,Chaoyang District,Beijing,P.R China.100024感 谢 您 的 时 间感 谢 您 的 时
