一.立窑

立窑又称竖窑，用于煅烧水泥熟料以及煅烧高铝熟料，黏土，石灰石，白云石，镁石等。其大小以容积来划分，常用立窑的容积为100-300立方米。

这里所指水泥立窑是指机器立窑。他是连续操作的高温窑炉，熟料烧成的化学反应，物理过程均在窑内进行。它是小水泥厂的关键设备，合理的选用窑衬材料的品种和质量，可以延长起使用寿命，提高运转率，增加经济效益。

（一）立窑的构造

水泥立窑窑体一般由以下三部分组成：

（1）耐火窑衬，有内表面与物料接触的为耐火窑衬。

（2）保温隔热层，用于耐火窑衬与外壳之间。

（3）钢壳，钢壳及窑衬中的铁砖，是定型设计，随设备配套提供。

（二）立窑窑衬的蚀损

（1）喇叭口

喇叭口是立窑的预热及烧成带。预热带烧成带占全窑长15%-20%，其中溽热带很短，占全窑3%-7%。

在喇叭口处，窑衬的使用条件最为苛刻，最容易损坏。

• 工作温度高，熟料在喇叭口的烧成温度为1300-1450度范围，此温度不算高，但气流的温度为1500-1800度，高出烧成温度200-300度，窑衬的实际工作温度很高，大于1700度。同时要抵抗物料荷重的压力，窑衬在高温和荷重的双重作用下会产生软化变形，甚至被烧熔。
• 化学侵蚀严重，物料在烧成时，大量的挥发有害腐蚀物；硅酸盐的分解产生强碱氧化物；液相的侵蚀，当升温到1300-1450度，物料产生大量的液相，约25%。

上述诸因素的综合作用，对窑衬产生强烈的侵蚀。

• 急剧的温度变化，当熟料从喇叭口卸落，窑料裸露，骤然有覆盖生料，温度急变，容易使砖破裂和剥落。
• 结窑皮严重，窑皮是氧化氧化铝与二氧化硅材料与水泥熟料中的钙组分反应生成。主要成分是低熔点的矿物。由于碱蒸汽或碱液相的副食，砖体疏松剥落。

（2）冷却带

冷却带的作用是快速冷却熟料，以提高熟料的质量，因为急冷时可防止水泥熟料中的矿物硅酸二钙晶型转化，引起熟料的粉化。冷却带占窑长80%。

于冷却带处，窑衬蚀损主要是物料的磨损。此带的工作温度在1000-1100度之间，工作温度较低，温差对衬砖的影响不大。

（3）隔热保温层

本层的作用是减少散热损失，提高立窑的热效率，节约能源。对喇叭口而言，还是减少结窑皮的重要措施之一。故在此层，选择合适的隔热材料至关重要，材料的容量，热导率应较小。

（三）窑衬材料的选择

立窑窑衬材料，根据立窑个部分工作条件，耐火材料的使用性能和经济效益各方面进行优选。

1.喇叭口

喇叭口的窑衬应该抗震，耐腐蚀。目前认为磷酸盐结合高铝砖是理想的窑衬材料。

磷酸盐砖具有以下特性：

（1）具有较高的强度，耐磨性好。

（2）具有良好的抗热震性。

（3）具有良好的耐化学侵蚀性，其抗碱能力优于黏土砖，高铝砖。

（4）荷重软化温度较高。

根据荷重软化温度可将磷酸盐砖划分为高低2个档次。低档的磷酸盐砖，荷重软化温度在1300-1350度，而高档的磷酸盐在1500度以上。

使用磷酸盐砖，在衬砖表面挂1层适当厚度的窑皮，有利于保护和延长窑衬寿命。实验证实，磷酸盐砖在1400-1470度可以挂上1层牢固窑皮。故熟料烧成温度在1300-1450度，与上述温度相似，可以挂上窑皮。

2.冷却带

此带窑衬的损坏一磨损为主，故窑衬应选择耐磨材料。此外，为了快速把熟料的热量散发，需选传热性能好的材料。

硅酸盐结合高铝砖强度大，耐磨，热导率高，是目前冷却带优选的材质。该砖在800度以下的磨损率不大于2%，故某些资料又称磷酸盐结合高铝耐磨砖，两种称谓都归属在磷酸盐砖中。

对普通立窑和简易小直径机立窑，可选用高强致密黏土砖。

3.隔热层

（1）隔热砖。立窑外层窑衬可考虑使用具有低导热性和高隔热性的材料，如轻质耐火材料。

（2）保温隔热层填料，立窑保温隔热层填料可用如下材料：膨胀珍珠岩，膨胀蛭石，矿渣棉，硅酸铝耐火纤维。

表1 机立窑耐火材料

二.回转窑

（一）回转窑的类型与构造

回转窑是水泥工业的主要热工设备。根据特点有许多不同的类型，如：干法窑，湿法窑，这两种又有很多分类。

回转窑是一台纵长的钢板制成的圆筒，内衬为耐火材料。它由筒体，带燃烧器的窑头，冷却机，除尘器和传动装置等部分组成。

回转窑有许多中用途，除煅烧水泥熟料外，尚用作煅烧矾土，煅烧氢氧化铝，炭素煅烧等。根据生产需要回转窑窑体大小不一，小的内径1m左右，长20m左右，较大的内径2.5-3.5m，长60-70m，煅烧矾土用的回转窑的操作温度和工艺特征，延窑长一般划分3带：预热带，烧成带和冷却带。为了是物料在窑内移动，窑体倾斜安装，其倾斜的大小一般为窑体总长的2.5-5%。

回转窑用燃料有粉煤，煤气或重油。窑的加热温度取决于生产工艺的要求，煅烧熟料温度1500度左右。近年来，为了节约能源，充分利用废气余热，采用窑外分解法，设置预热器和分解炉。熟料出窑后，采用单筒冷却机冷却。

（二）水泥窑用耐火材料的损坏因素

水泥窑是将生料烧成熟料，窑衬耐火材料受到的综合影响因素如下：

（1）温度因素

（2）化学侵蚀

（3）机械磨损

上述诸因素的影响，在窑内个部分尚有差异。因此，，水泥窑用的耐火材料的选择，要与各部位工作条件相适应，即采用多种品种合理配套的材料。

对窑衬影响的因素如下：

（1）温度因素

（2）化学侵蚀

（3）机械损坏

（三）水泥窑用耐火材料

水泥窑用耐火材料是多品种材料，应配套综合使用，主要有以下几类：

（1）碱性耐火材料

（2）铝硅系耐火材料

（3）隔热耐火材料

（4）浇注料

1.碱性耐火材料

碱性耐火材料的主要品种有：镁铬砖，镁砖，尖晶石砖，白云石砖等。镁铬砖又分有普通镁铬砖，直接镁铬砖，半直接结合镁铬砖。

碱性耐火材料主要用于水泥窑烧成带，过度带和窑口部位。特别指出，尖晶石砖已经成为大型水泥窑主要窑衬材料之一，它应用于过渡带，逐步在冷却带，窑口上使用，甚至用于烧成带内，正逐渐取代镁铬砖。

碱性耐火材料的抗热震性均较差，仅数次。在使用时关键是能挂窑皮。

白云砖的推广使用，关键是防止氧化钙的水化。

2.铝硅系耐火材料

水泥窑用铝硅系耐火材料，除一般黏土砖，高铝砖外，还有特殊要求。主要是耐磨，耐碱，耐温度的变化，为此已开发出系列的特种高铝砖及耐碱半酸性黏土砖等。

3.耐碱砖

在预热器窑，窑外分解窑和立波尔窑等碱侵蚀严重部位，必须采用耐碱砖。耐碱砖中氧化铝的含量控制在30%左右，在大型水泥窑窑筒的入料区段，表面散热损失大，而对衬砖的要求具有良好的耐碱性，可选用耐碱隔热砖。此砖的原料是半硅质。

4.隔热耐火材料

水泥窑使用隔热耐火材料的作用如下：

（1）降低筒体表面温度和散热损失；

（2）防止筒体过热；

（3）减轻窑衬材料的重量；

（4）降低工程造价。

水泥窑用隔热材料有以下几种

（1）硅酸钙板，是一种高效节能材料。原料为硅制原料和石灰。

（2）隔热耐火材料（见立窑表）

5.耐火浇注料

耐火浇注料是不定型耐火材料中的一个主要品种，国外先进国家已经大力推广和应用，我国十分重视，正在加速发展。

耐火浇注料品种繁多，如轻质，超轻质，高强，耐碱等，视使用条件不同而有不同的选择。

表2 大型预分解窑用耐火材料