目前，我國(guó)建材行業(yè)耐火材料產(chǎn)業(yè)圍繞著水泥、玻璃、陶瓷窯爐的需要，已建立起科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、應(yīng)用等完整體系，并形成了具有相當(dāng)規(guī)模和技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使建材行業(yè)窯爐配套優(yōu)質(zhì)耐火材料實(shí)現(xiàn)了自給自足，而且一些耐火材料產(chǎn)品還從全部依賴(lài)進(jìn)口發(fā)展到大批量出口。建材行業(yè)用耐火材料的升級(jí)，不僅大大降低了水泥、玻璃、陶瓷窯爐的生產(chǎn)使用成本，也對(duì)新型窯爐技術(shù)的推廣和發(fā)展，起到了重要的推動(dòng)作用。
預(yù)分解水泥窯用耐火材料產(chǎn)品的技術(shù)攻關(guān)
上世紀(jì)70年代中后期，發(fā)達(dá)國(guó)家就解決了預(yù)分解水泥窯各部位耐火材料所存在的技術(shù)問(wèn)題，從而真正顯示出預(yù)分解窯窯型的高效、節(jié)能優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)水泥窯比較，預(yù)分解水泥窯的轉(zhuǎn)速提高了3倍，窯襯所受到的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力都比傳統(tǒng)窯大很多。預(yù)分解水泥窯采用多風(fēng)道噴煤嘴和篦式冷卻機(jī)，提高了二次風(fēng)溫和火焰溫度，溫度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)水泥窯的相應(yīng)部位。預(yù)分解水泥窯在生產(chǎn)過(guò)程中，由于原料中含有堿、硫酸鹽和氯化物，在閉路的窯系統(tǒng)內(nèi)揮發(fā)、凝聚、反復(fù)循環(huán)，這些組分在窯中富集濃度成幾倍甚至幾十倍的增長(zhǎng)，與窯內(nèi)相應(yīng)部位的耐火材料形成反應(yīng)，生成的膨脹形礦物造成耐火材料開(kāi)裂、剝落或形成結(jié)皮，影響了水泥窯的正常運(yùn)行。
上世紀(jì)80年代初期，我國(guó)引進(jìn)了國(guó)外大型預(yù)分解水泥生產(chǎn)技術(shù)和裝備。當(dāng)時(shí)，我國(guó)的耐火材料生產(chǎn)基礎(chǔ)相當(dāng)薄弱，預(yù)分解窯所需的八大類(lèi)20多個(gè)品種耐火材料在我國(guó)均屬空白，只能是全套耐火材料產(chǎn)品依賴(lài)進(jìn)口。雖然預(yù)分解水泥窯高效、低能耗、低污染，但不解決配套耐火材料的國(guó)產(chǎn)化，必然會(huì)影響我國(guó)預(yù)分解水泥窯的發(fā)展速度。1982年，預(yù)分解水泥窯用耐火材料的國(guó)產(chǎn)化，被列入窯外分解水泥生產(chǎn)技術(shù)的攻關(guān)項(xiàng)目中，成為國(guó)家“六五”科技攻關(guān)的子項(xiàng)目。在科技人員的努力下，不久完成了用于預(yù)分解窯燒成帶的直接結(jié)合鎂鉻磚、用于過(guò)渡帶的合成鎂鋁尖晶石磚、用于預(yù)熱系統(tǒng)的普通耐堿磚和普通耐堿澆注料、用于絕熱保溫的高強(qiáng)隔熱磚、用于前后窯口的高強(qiáng)耐火澆注料等耐火材料品種。“七五”期間，為了提高耐火材料的技術(shù)水平和研發(fā)深度，科技人員進(jìn)一步完善和豐富了耐火材料的配套品種，提高了耐火材料的技術(shù)水平和質(zhì)量，并完成了高強(qiáng)、拱頂型和隔熱型等耐堿磚系列產(chǎn)品的研制。低水泥用量型耐火澆注料，耐堿澆注料和黏土質(zhì)、硅藻土質(zhì)高強(qiáng)隔熱磚，電熔再結(jié)合鎂鉻磚和尖晶石磚，填補(bǔ)了高溫型硅酸鈣優(yōu)質(zhì)隔熱材料的空白，使我國(guó)預(yù)分解水泥窯用耐火材料配套品種得到逐步完善，縮小了與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。“六五”、“七五”的技術(shù)攻關(guān)，為我國(guó)自行解決新型干法水泥窯用耐火材料的研制生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，并初步建立起一整套耐火材料配套體系。以新疆廠(chǎng)為例，由于大量使用了硅酸鈣板代替隔熱磚，與江西廠(chǎng)相比水泥窯的預(yù)熱系統(tǒng)熱阻提高了1倍，散熱損失減低了1/3,加上耐火材料質(zhì)量提高，磚襯減薄，使得全窯耐火材料總用量減少了37%,配套技術(shù)已接近國(guó)外先進(jìn)水平。
上世紀(jì)90年代至今，隨著“攻關(guān)”成果的不斷涌現(xiàn)，耐火材料配套應(yīng)用技術(shù)向著大型化和高壽命的方向發(fā)展，并取得了一定的進(jìn)展。如今的中國(guó)水泥窯用耐火材料不僅可以自給自足，而且還大量出口到發(fā)達(dá)國(guó)家。
玻璃、陶瓷窯用熔鑄耐火材料的突破性研發(fā)攻關(guān)
上世紀(jì)80年代，我國(guó)平板玻璃行業(yè)幾乎全部使用傳統(tǒng)窯爐，生產(chǎn)效率低、能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量差，而國(guó)外同期平板玻璃已經(jīng)普遍采用了浮法玻璃生產(chǎn)新工藝。為了提高玻璃窯池壁、池底材料抗玻璃液的高溫侵蝕能力，國(guó)外在上世紀(jì)60年代初期就成功研制出熔鑄耐火材料氧化生產(chǎn)工藝技術(shù)，使得作為玻璃熔窯關(guān)鍵材料的熔鑄鋯剛玉磚的高溫性能大為提高，而我國(guó)到上世紀(jì)80年代初期還仍然采用工藝比較簡(jiǎn)單的還原法工藝。隨后，我國(guó)大型浮法玻璃熔窯采用了多項(xiàng)提高熔化效率和降低能耗的技術(shù)措施，窯內(nèi)的高溫物理化學(xué)過(guò)程不斷強(qiáng)化，窯的規(guī)模不斷擴(kuò)大，耐火材料的使用條件變得愈加嚴(yán)峻。為了全面解決浮法玻璃窯用耐火材料的國(guó)內(nèi)自給問(wèn)題，上世紀(jì)80年代中期國(guó)家設(shè)立了“七五”攻關(guān)專(zhuān)題。按照大型浮法玻璃窯各部位耐火材料品種的實(shí)際需求，“七五”期間研制了多個(gè)品種的耐火制品，例如研制出熔融指數(shù)更低、殘余石英更少用于大碹的優(yōu)質(zhì)硅磚，熔窯池底用3種不定形耐火材料，采用注漿成型法研制出熔窯火焰空間用致密鋯英石磚，采用一次燒成法研制出池底用燒結(jié)鋯剛玉磚，改進(jìn)配料及成型工藝研制出蓄熱室底層用低氣孔黏土磚和錫槽底用黏土大磚，采用高純?cè)?、高壓成型、高溫?zé)?ldquo;三高”工藝研制出浮法窯箱型蓄熱室格子體用高純鎂磚及直接結(jié)合鎂鉻磚，及技術(shù)難度很高的熔鑄氧化鋁耐火制品。上世紀(jì)80年代末期，進(jìn)口一塊熔鑄α-β氧化鋁唇磚高達(dá)60多萬(wàn)元人民幣，如此昂貴的價(jià)格嚴(yán)重制約了熔鑄氧化鋁耐火制品在我國(guó)的推廣應(yīng)用，影響了我國(guó)玻璃產(chǎn)品質(zhì)量的提高。在一無(wú)資料、二缺專(zhuān)用設(shè)備的情況下，我國(guó)科技人員研制出熔鑄α-β和β-氧化鋁磚，打破了國(guó)外公司對(duì)我國(guó)的壟斷。
此外，還配套研制了陶瓷窯用耐火材料，開(kāi)發(fā)出合成堇青石和鈦酸鋁等低膨脹材料，解決了陶瓷窯組合窯具的原料、壓制鋯英石磚、二步煅燒鋯剛玉磚、蜂窩狀硅磚、鎂橄欖石磚、多功能耐火澆注料及陶瓷窯組合窯具等配套產(chǎn)品，完善和深化研究了氧化熔鑄工藝及自動(dòng)控制技術(shù)。
三大行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)提升耐火材料裝備水平
建材行業(yè)窯用耐火材料的成功研發(fā)，緩解了水泥、玻璃、陶瓷窯爐用耐火材料的燃眉之急。但我國(guó)耐火材料的總體水平與國(guó)外產(chǎn)品相比仍有差距，尤其是在優(yōu)質(zhì)原料和加工生產(chǎn)裝備方面，落后的生產(chǎn)裝備已成為進(jìn)一步提高耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量的最大障礙。“八五”、“九五”科技攻關(guān)期間，在優(yōu)質(zhì)原料方面，科技人員成功研制出電熔法脫硅制熔鑄耐火材料專(zhuān)用氧化鋯，為熔鑄鋯剛玉磚提高質(zhì)量、降低成本提供了有利條件。
在生產(chǎn)裝備方面，建材、冶金、輕工三大行業(yè)共同聯(lián)合攻關(guān)，以提高耐火材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，并研制出熔鑄耐火制品冷加工用多功能數(shù)控機(jī)床、熔鑄材料退火設(shè)備等。在耐火材料品種方面，進(jìn)行了減少環(huán)境污染的水泥窯高溫帶用低鉻、無(wú)鉻堿性磚的研制和應(yīng)用，為“十五”期間申報(bào)“863”環(huán)境友好型無(wú)鉻堿性磚做技術(shù)準(zhǔn)備，為全面提高建材行業(yè)用耐火材料的技術(shù)水平奠定了基礎(chǔ)。
國(guó)家“863”計(jì)劃為耐火材料技術(shù)升級(jí)鋪路
伴隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的重視和“綠色制造”在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用，耐火材料在使用后帶來(lái)的環(huán)境污染逐步提到議事日程。以水泥行業(yè)為例，目前年需用鎂鉻磚30萬(wàn)噸，鎂鉻磚在使用中會(huì)生成劇毒和致癌的六價(jià)鉻，年產(chǎn)生六價(jià)鉻的殘磚約12萬(wàn)噸，向環(huán)境年排放六價(jià)鉻約360 噸。拆卸下的殘磚可以污染相當(dāng)自身重量5萬(wàn)~25萬(wàn)倍的水，嚴(yán)重地破壞了環(huán)境，六價(jià)鉻威脅著人居健康。近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)外耐火材料界在尋找鎂鉻磚的替代材料方面作了大量工作，但效果均不十分理想。在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，科技人員成功研制出具有良好抗熱震性和掛窯皮性能的新型鎂質(zhì)復(fù)相材料。在此基礎(chǔ)上耐火材料科技人員再接再厲，在“十一五”期間又一次針對(duì)水泥行業(yè)用不定型耐火材料低壽命的突出問(wèn)題進(jìn)行科技攻關(guān)，同時(shí)再一次得到國(guó)家“863”計(jì)劃的立項(xiàng)支持。短短數(shù)年，我國(guó)科技工作者不斷開(kāi)拓進(jìn)取，開(kāi)創(chuàng)了耐火材料科技攻關(guān)的嶄新局面。
通過(guò)科技攻關(guān)，建材行業(yè)新型窯爐用耐火材料取得了可喜成果。隨著我國(guó)建材行業(yè)的快速發(fā)展，建材行業(yè)整合和耐火材料產(chǎn)業(yè)的兼并重組，將成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，耐火材料產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，對(duì)建材行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整起著積極的促進(jìn)作用。
