3 石油焦
近些年， 石油焦在北美水泥生产基地中用作主要能源煤的替代能源。过去几年中，一些生产基地将石油焦和其他替代能源的比例从10%~25%到100%。石油焦作为能源很重要的一个原因是经济因素，即石油焦热值/价格比。考虑到低廉的价格以及较高的热值使得石油焦成为减少能源消耗的有效途径。除去价格因素外，其他关于石油焦使用的因素需要综合考虑：
（1）NOx释放量的增加：石油焦增加的热值产生更高的火焰温度，因而导致更高的NOx释放。高NOx释放量可能需要脱硝处理或者其他的NOx控制方式，使NOx释放量在规定的范围内；
（2）具体热耗的增加(MMBtu/t KK)：更高的氧含量需要更高的二次风温度，因此提高热耗；
（3）预热器系统的能耗增加(kW·h/t) ：引风机和冷风机的高负荷维持足够的氧含量来阻止结皮现象的发生；
（4）风扇的限制：如果引风机的使用受到限制，维持供氧量会影响产能；
（5）熟料成分变化：原料中硫含量的增高，以及灰分含量降低可能改变熟料的化学组成，添加原材料去优化熟料化学成分和硫、碱物质的量比；
（6）维护费用：石油焦需要更严格的精细化处理，在磨煤机、风管和生产线等各个阶段需要增加维修成本，需要采用更多昂贵的材料；
（7）额外的燃料稳定火焰：一些生产基地需要使用天然气或者燃油来控制火焰促进燃烧，避免窑内温度波动；
（8）耐火材料的稳定性和使用寿命受到影响。
由于石油焦中硫含量将近4.9%，是废旧轮胎中硫含量的2.5倍，更是标煤中硫含量的7倍，因此耐火材料必须 有良好的抗硫侵蚀性能；另外硫蒸气与碱蒸气反应渗透进砖的热面，在砖内部产生化学反应，因此耐火材料需要有抗渗透性能；此外石油焦火焰温度不稳定，可能导致窑内频繁的温度波动，耐火材料需具备良好的热震稳定性；同时硫碱比(物质的量比)过高产生的硫循环会导致窑皮过厚，结圈现象以及预热器结皮的形成。因此配置水泥窑用耐火材料需要综合考虑上述因素，笔者结合生产实际情况给出如下建议：
（1）AZS浇注料有良好的抗结皮能力。AZS晶粒有良好的抗热震性，较低的膨胀系数，较低的导热率以及优秀的抗侵蚀能力。试验证明：相较于SiC，AZS有更加良好的抗结皮能力，较低的导热系数以及更加优秀的抗碱侵蚀的能力。
（2）50%~70%的高铝产品在基质中加入4%~8%的氧化锆粉末，粉末填充基质中间隙位置，使其湿润角大于90°，有助于抵抗碱侵蚀。该产品不仅用于抗结皮区域，也可用于三次风门区域。
（3）低气孔致密镁铝尖晶石砖有助于减少筒体腐蚀，原因在于这种类型的砖通常有较高的弹性模量。
（4）高百分比的铝酸盐水泥不定形耐火材料避免使用在温度1 400 ℃的环境下。
4 总结
水泥行业耐火材料的发展趋势可以归纳为两方面；一方面减能节排是水泥行业未来发展的趋势，包括低导热多层复合莫来石砖、低导热镁铝尖晶石砖在内的高科技产品不断涌现，满足节能的需求，此类产品气孔率较高；另一方面未来数年内水泥回转窑将逐步采用可替代能源和协同处理城市垃圾，为避免钾、钠、硫以及重金属等有害成分的侵蚀，因此耐火材料需要走低气孔、致密化的道路。目前包括RHI、Refratechni、Vesuvius等在内的外资企业为应对接下来的市场变化积累了大量的试验数据和技术资料，而相较之下中国耐火材料企业技术储备不足，没有完善的产品线应对这一发展趋势。基于此，为在愈加激烈的全球化竞争格局当中寻求竞争优势，国内企业的产业转型升级一方面需要加大企业研发资本投入，另一方面试验数据的统筹管理，尤其是在“互联网+”思维的影响下耐火企业破除技术专利壁垒，互通有无，形成战略联盟，提升国家整体耐材行业的技术及装备水平。（转自《第十五届全国耐火材料青年学术报告会论文集》作者：周严敦 袁建伟等。）