在活性石灰回轉窯生產系統中，預熱器、回轉窯和冷卻器三大主機中的耐火材料，對設備的運行起著至關重要的作用。耐火材料的損壞直接影響整個生產系統的正常運行和設備壽命，因此對耐火材料的設計、選材，特別是大型活性石灰設備上耐火材料的設計優化，備受關注。繼太鋼3×1000t1活性石灰生產線之后，4條全國產化的1000t1大型石灰回轉窯生產線，分別于2009年3月在江陰興澄特鋼，2011年5月在唐山港陸和2012年8月在常州中天相繼投產，通過對上述4條生產線耐火材料的跟蹤調研，對運行中出現的一些問題進行了深入的分析、改進，提出大型活性石灰回轉窯耐火材料的優化設計。
2耐火材料的選材和設計方案
日產1000t活性石灰回轉窯生產線耐火材料全國產化的設計和優化，是在分析總結美卓公司為太鋼石灰回轉窯耐材的設計、砌筑以及使用情況基礎上進行的，其重點部位是預熱器內部分倉隔墻、轉運溜槽和回轉窯內耐材，主要以澆注料和耐火磚為主。
2．1澆注料
澆注料主要用在形狀復雜、不易砌耐火磚的部位，如預熱器內部分倉隔墻、下部轉運溜槽及回轉窯的窯頭窯尾縮口，對這些部位的澆注料，美卓公司有具體的材料指標。
2．1．1轉運溜槽用澆注料
轉運溜槽用于向回轉窯內轉送物料，外形呈漏斗狀，耐材設計以澆注料為主，輔助砌筑耐火磚，此處主要受石灰石的沖擊、磨損和高溫氣流沖刷及堿性物料浸蝕，要求選用熱震穩定性好、抗沖擊和耐磨性好的耐火材料。美卓公司選用60%Al2O3低水泥澆注料，其816℃的抗壓強度＞90MPa，按此指標選材，在興澄特鋼使用效果不理想，所以在港陸選用以60%Al2O3為骨料，另加20%棕剛玉的高強澆注料，其816℃抗壓強度＞110MPa，較好的解決了物料對耐材的沖刷、磨損，使用壽命有較大提高。
2．1．2窯頭窯尾用澆注料
窯頭窯尾澆注料是回轉窯內較易損壞部位，窯頭澆注料一要受高溫氣流的沖刷，二要承受高溫物料磨損，三要承受頻繁的溫度變化，耐材的損毀形式以磨損、剝落為主;窯尾及預熱器隔墻澆注料主要承受物料的沖擊、磨損。所以窯頭窯尾應選用抗熱震性好、強度高的澆注料。美卓公司選用的是45%低水泥澆注料，從實際使用情況看，理化指標偏低，在興澄回轉窯上采用后，使用壽命短;所以港陸回轉窯上經優化后采用鋼纖維增強的高強耐磨澆注料，Al2O3＞75%，采用高檔骨料、高純鋁微粉提高其強度，816℃抗壓強度＞100MPa，使用壽命可達1年以上。
2．1．3回轉窯預熱帶揚料預制塊
回轉窯預熱帶設置揚料預制塊是美卓公司耐材設計的新穎技術。揚料預制塊在預熱帶起翻料、揚料和推料作用，是回轉窯中的關鍵耐材，它主要承受物料的磨損和堿性雜質的浸蝕，所以在選材上要考慮耐材的耐磨性及耐堿浸蝕性，按美卓公司要求指標，為70%Al2O3低水泥澆注料。選用Al2O3含量＞70%，816℃抗壓強度約120MPa，為降低預制塊在施工中的損壞率，要求預制塊烘干耐壓強度在
70MPa以上，嚴格控制施工中焊縫尺寸，實踐證明使用情況良好。
2．2回轉窯耐火磚
活性石灰回轉窯分為預熱帶、過渡帶和燒成帶，回轉窯內耐材應根據各帶工況的不同進行設計和選材。窯內耐火磚主要經受物料磨損、高溫氣流沖刷、頻繁溫度波動的考驗，另外筒體剛性不足引起的變形，也會引起耐火磚的斷裂、粉化和掉磚。
2．2．1預熱帶耐火磚
預熱帶約占全窯的二分之一，美卓公司從煅燒工藝考慮在該段設置了兩段行數和高度不同的揚料預制塊，見圖1，其作用如下:一是翻動物料使其受熱均勻而提高預熱效果，特別是采用小粒級石灰石或預分解粉化率高時效果更明顯;二是提高物料在此帶的推進速度，據計算，可使物料在窯內的停留時間縮短5～8min，在窯速相同的條件下，可增加產量，凸顯了這種新穎砌磚技術的功效。但帶來的問題是:預制塊質量差會很快磨損而失去作用;固定不牢會引起相鄰耐火磚而過早失效。對預熱帶耐火磚，興澄特鋼選用輕質粘土隔熱磚+高品質粘土磚傳統的雙層砌筑形式，其優點是能將窯體表面溫度控制在180～200℃左右，有效地減少了散熱損失。但由于輕質隔熱磚強度低，使用不到半年就造成隔熱磚損壞松動，導致高品質粘土磚脫落失效。對港陸回轉窯預熱帶耐火磚進行改進優化，全部采用高鋁復合磚，復合磚是將重質工作層和輕質隔熱層壓制成一體，這樣既能保證耐火磚有很好的強度和高溫性能，又有很好的隔熱性，使用壽命可達18個月以上，但窯體表面溫度提高了約20～30℃，散熱損失有所增加。
2．2．2過渡帶耐火磚
過渡帶與燒成帶相鄰，要求耐火磚具有良好的高溫性能。興澄特鋼該段采用70高鋁磚，使用情況良好，但高鋁磚隔熱性能較差，窯體表面溫度達到約260℃;港陸過渡帶優化改用高鋁復合磚，不但窯體表面溫度降低了30～50℃，使用壽命也有大幅提高。
2．2．3燒成帶耐火磚
燒成帶是整條回轉窯運行的關鍵部位，此帶溫度高，耐火磚所承受的溫度及載荷呈循環變化，低熔點液態物料浸蝕嚴重。因此燒成帶耐火磚具備高荷軟、耐熱震、耐磨損和耐堿性浸蝕等綜合優良性能。由于鎂鋁尖晶石磚導熱系數大，興澄特鋼燒成帶采用鎂鋁尖晶石磚+粘土磚雙層砌筑形式，雙層砌磚對砌筑要求較高，砌筑不好會導致工作層產生扭曲變形而掉磚，另外鎂鋁尖晶石磚一般采用干砌，低溫時磚沒有膨脹到位，磚與磚之間貼合不緊容易掉磚，所以烘窯前期不宜頻繁轉窯，窯速也不能太快。因隔熱層采用的是重質粘土磚，使窯體溫度達到了300～320℃。港陸燒成帶優化采用了特種磷酸鹽復合磚，復合磚整體性強于雙層磚，隔熱效果也好，使窯體表面溫度降低了約40℃，但磷酸鹽復合磚工作層性能不及鎂鋁尖晶石磚，0．2MPa下荷軟不到1500℃，高溫下容易和物料中雜質生成低熔物而產生剝落，使用壽命約10個月。
3新式砌筑方案
針對江陰興澄特鋼1000t1石灰回轉窯耐材所存在的問題，對唐山港陸1000t1石灰回轉窯耐材進行了改進和優化，使各帶耐火磚的使用壽命有所提高，預熱帶由6個月提高到約18個月，燒成帶由6個月提高到10個月。但燒成帶選用的磷酸鹽復合磚工作層高溫性能不夠，荷軟較低，使用壽命還是沒能保證12個月以上。為此，2010年嘗試在興澄特鋼回轉窯上使用一種新型耐火材料砌筑方案，即采用預制磚+澆注料的砌筑形式，通過兩年的跟蹤觀察，有很好的使用效果。
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