水泥工業發展對耐火材料要求
預分解窯對耐火材料的要求。傳統水泥回轉窯的轉速慢,預分解窯的轉速是其3~4倍,而其高溫高轉速和大直徑的特點,使得預分解窯、窯體、窯襯所承受的熱應力都要比傳統窯大得多。
經預熱器、增濕塔、電收塵的多次搜集,預分解窯中的K2O、SO2、KCl等組分揮發后難于溢出窯系統以外。當堿、硫、氯的平衡建立后,上述揮發性組分在窯內有很高的濃度,顯著影響水泥生產和耐火材料的壽命。
預分解窯能夠帶來可觀的效益,但使窯的復雜程度顯著增大。窯的每一部分出現問題都可能導致生產終止。因此,要求水泥預分解窯用耐火材料應具有優異的質量和高度的穩定性。
環境保護對耐火材料的要求。為改善環境,鎂鉻磚被限制使用,而方鎂石尖晶石材料得到了發展。
鎂鉻磚含有10%~20%的鉻礦石。鉻賦予耐火材料良好的抗熱震性、掛窯皮性,并降低導熱率,使水泥廠獲得可觀的經濟效益,但同時產生鉻公害。在高溫、堿和氧化性氣氛存在時,部分Cr3+會轉化成有毒致癌的Cr6+,揮發并凝結在耐火材料的冷端。一些發達國家已制定法規限制鎂鉻磚的使用,或對其進行強制性的解毒處理。
鎂鉻殘磚對環境的危害非常大。例如,某日產4000噸水泥窯年拆卸鎂鉻殘磚180噸,向環境排放Cr6+共180kg。為使環境水達到IV級標準(Cr6+<0.05mg·L-1),年需凈水180kg/(0.05×10-6)/1000=360萬噸凈水稀釋。如達到I級標準(Cr6+<0.01mg·L-1),則年需1800萬噸凈水稀釋。其中,殘磚最高的Cr6+含量高達2577mg/kg。該磚可以污染約相當于自身重量25萬倍的純凈水。
全國水泥回轉窯年產量以6億噸計,每年排出的殘磚約12萬噸,每年向環境排放Cr6+達60噸。為使環境水達到IV級標準(Cr6+<0.05mg·L-1),年需24億噸凈水稀釋;如達到I級標準(Cr6+<0.01mg·L-1),年需120億噸凈水稀釋。由此可見,水泥工業鎂鉻殘磚的污染問題十分嚴重,大量使用鎂鉻磚無疑對人民的健康和環境造成巨大的損害。如今發達國家水泥工業已經限制了鎂鉻磚的使用。我國在條件成熟后也會制定限用鎂鉻磚的法規、標準。因此,實現堿性耐火材料的無鉻化勢在必行。