水泥廠中水泥窯是生產的心臟。要想保證窯的正常運轉并提高運轉周期，正確合理的選用水泥窯用耐火材料和保溫材料至關重要。耐火材料在水泥窯上的作用主要是保護筒體，使之延長壽命和隔熱，耐火窯襯在選擇時必須同時考慮其他使用壽命、經濟效果、砌筑、檢修、可靠性及是否對水泥質量產生影響等。
近幾年，隨著水泥煅燒技術的發(fā)展，水泥窯用耐火材料發(fā)展很快，新產品、新技術、新方法相繼開發(fā)并應用于水泥窯上，為水泥工業(yè)的發(fā)展提供了有利條件。
水泥窯口作為窯體的組成部位，是水泥窯最易損毀的部位，是全窯襯里得最薄弱的環(huán)節(jié)。水泥窯用耐火材料使用壽命最短的是窯口。當該部位耐火材料損蝕后，往往會造成窯口筒體變形嚴重，甚至開裂，最后不得不更換筒體，嚴重影響生產的正常進行，給企業(yè)帶來絕大的經濟損失。
對水泥窯口蝕損機理的探討
目前，水泥窯口的耐火材料有兩種；定型制品及耐火材料。不論是何種耐火材料，其在窯口的蝕損方式大致有以下三種：
1）化學蝕損；2）機械蝕損；3）物理蝕損
如下分析了上述三種蝕損方式的蝕損機理。
化學蝕損機理的探討
堿蝕
窯口處窯氣溫度可高達1400℃左右，且于1100~1400℃之間來回波動，該部位耐火材料襯體由于沒有穩(wěn)定的窯皮保護，窯口部位直接暴露在空氣中，飽受各種形式堿侵蝕；存在熟料熔體中堿化合物的侵蝕，從冷卻機揮發(fā)出的堿化合物的侵蝕，二次空氣氣流內堿的揮發(fā)物的侵蝕等等，堿的侵蝕對窯襯的破壞十分嚴重。經實際考察；在山東鋁業(yè)公司水泥廠各懸窯窯口使用澆注料居多，其材質基本為高鋁質或剛玉質。上述兩種材質在使用中受到高溫機強堿的侵蝕，耐火材料中的Al2O3、SiO2等化學成分與堿化合物生成了R2O·11Al2O3、R2O·Al2O3·2SiO2和R2O·Al2O3等礦物，在上述反應中使晶格發(fā)生膨脹，同時產生的是不可逆的體積變化，這種體積變化在變質層出產生脹縮剪應力，導致該部位襯體不斷開裂剝落，以致造成該部位襯體的變形、開裂、嚴重時甚至不得不更換筒體，使窯的運轉周期降低，嚴重影響了工業(yè)大生產的正常運轉。
熱損蝕
熱損蝕最常見的形式是襯體熱面層炸裂。主要是由于開窯時烘烤、升溫過快，停窯時冷卻過猛、或正常操作中無窯皮露襯造成的。由于無窯皮保護，襯面溫度在幾秒鐘內猛增500℃，熱震破壞嚴重；停窯時冷空氣迅速進入窯內，窯襯溫度驟然降低，使襯面原有裂紋迅速擴大，造成炸裂，這就要求耐火材料應具有極好的熱震穩(wěn)定性。
耐火材料的熱震穩(wěn)定性隨它的導熱系數（λ）和力學強度（τ）的增加而增加，隨它的熱膨脹系數（ɑ），彈性模量（E）、比熱（c）體積密度（γ）的增加而降低，即：
K=λτ/cγɑ E
可見，耐火材料的熱膨脹系數和彈性模量是其本質決定的，因此必須設法提高耐火材料的強度來提高其熱震穩(wěn)定性。同時，操作過程中，必須嚴格控制開、停窯的升溫速度和盡量減少停窯次數，來克服耐火襯體的這一弱點。
物理蝕損
耐火窯口最常見的損壞方式是：窯口護鐵外傾，壽命短。這是因為沒有充分考慮到窯內耐火磚的縱向熱脹所至。經計算，窯內耐火磚的縱向熱膨脹時相當大的，如不采取相應措施，所產生的縱向應力十分驚人。以鎂鉻磚為例；當燒成帶筒體300℃，磚比筒體熱脹多達50mm。當襯料內表面1300℃時，外表面200℃時，將形成660MPa的熱應力，這一巨大的熱應力作用于前窯口，使護鐵外傾，使耐火襯體松動、跨落、如在此設一擋磚圈，將起到四兩撥千斤的作用。
機械破損
水泥窯口部位，由于缺少穩(wěn)定窯皮的保護，高溫熟料不斷地沖刷、磨蝕該部位，高溫氣流的沖蝕也相當嚴重，使窯口機械損壞較為強烈。此外，由于窯的金屬殼體并不是剛性的，加上窯的橢圓度的影響，窯筒體在轉動中都要發(fā)生或大或小的變形，在窯襯內導致壓、拉、和剪應力，加上窯內耐火磚相互間持續(xù)出現的相對位移和局部應力，導致窯口襯體的斷裂、開裂、剝落，當使用耐火磚時，甚至“抽簽”掉磚。
1）耐高溫：2）耐堿性能好：3）熱震穩(wěn)定性好；4）高強耐磨。
試驗
以高鋁骨料為主要原料，以純鋁酸鈣水泥作結合劑，引入適量的氧化鋁超微粉和復合外加及。主要原料的化學成分如表1所示。
以上述原料配制耐火澆注料，具有良好的化學穩(wěn)定性和高溫性能，但存在耐堿性和熱震穩(wěn)定性較差的缺點。為適用于水泥窯口的苛刻條件，尚需提高材料熱震穩(wěn)定性和耐堿性能，以石英溫度急驟變化和堿化合物的侵蝕，提高其使用壽命。
通過對一些列耐火材料的抗熱震性總結概括可以發(fā)現一個規(guī)律：有兩個或兩個以上熱膨脹系數有一定差異的物相，以適當比例構成的“復相材料”的熱震性往往比單相材料更為優(yōu)良。本次試驗運用了：“復相改性”原理，添加外加物a，與高鋁礬土構成復相材料，由于二者熱膨脹系數的差異，導致在相的界面上產生微裂紋，使其具備微裂紋增韌的機制，從而提高了材料的熱震穩(wěn)定性。
同時外加物a在提高澆注料的熱震穩(wěn)定性之時，在高溫下雨原料中的氧化鋁反應，形成新的礦物想，該礦物相為致密材料，包裹于高鋁骨料周圍形成一層保護膜，阻止了堿與氧化鋁等成分的進一步反應，使?jié)沧⒘夏蛪A性大大提高。
試樣的制備
按一定的配比配料，采用振動成型制成40×40×160mm試樣，進行性能檢測。
澆注料性能檢測
澆注料各種性能檢測參照相關標準。
耐堿性檢測：由我方制備澆注料試塊，規(guī)格為100×100×100mm，送至淄博市耐火材料產品質量監(jiān)督檢驗站檢測，耐堿度為國家二級。即試樣經工業(yè)無水碳酸鉀于1000℃恒溫5小時侵蝕后，試樣表面產生的裂紋寬度小于1.0mm，可滿足生產需要。
新型耐堿澆注料研制成功后，于2000年4月首次應用于山東鋁業(yè)公司水泥廠7號窯窯口，用料十噸，運轉時間為224天。
因該材料耐堿、高強、已推廣到山東鋁業(yè)公司氧化鋁廠熟料窯口（熟料中堿含量高達20%），氧化鋁廠的懸窯系統，各懸窯噴煤管等處。目前，累計用量已達200余噸。
經生產使用后證明：該材料可使窯口的使用周期提高到以前（一般不超過90天）的2倍。滿足了生產需要，具有良好的推廣前景和明顯的經濟效益。
施工中注意的問題
盡管窯口結構不盡相同，窯口使用澆注料之間，筒體上必須焊上金屬錨固件。
窯口施工采用環(huán)向聯系澆筑方法，采用該方法需要延其環(huán)向長度進行整體澆筑，不需流膨脹縫。在烘干升溫中，至少經35小時升至正常使用溫度，否則影響澆筑體使用壽命。
結論
1）研制的新型耐堿澆注料成功應用于水泥廠、氧化鋁廠大型回轉窯窯口等部位。
2）新型耐堿澆注料與傳統耐火材料相比，提高窯口使用壽命一倍以上（達180天以上），具有廣泛的推廣前景和明顯的經濟效益。
