20世紀初至50年代，是用鋁矽質耐火材料來滿足傳統水泥窯（濕法水泥迴轉窯）的生產；20世紀50年代以後，鋁矽質耐火材料的效能得到進一步完善；20世紀70年代後期，我國出現了新型乾法水泥窯，促進了水泥工業向大型化、現代化方向發展，並對耐火材料提出了更高的要求。為了適應水泥工業的變化與發展，經過多年的科研、設計及開發應用，我國水泥窯用耐火材料的技術水平及產品質量有了顯著變化和提高，在品種和效能上均達到了國際先進水平，但不足之處是耐火材料的質量穩定性還有一定差距。當前，水泥行業主要的耐火材料是鋁矽系耐火材料、鹼性耐火材料和其他隔熱耐火材料等。
新型乾法水泥窯損毀機理和優化配置
國內大型迴轉窯內，易掛窯皮且熱震穩定性能較好的鎂鉻磚用於燒成帶，尖晶石磚或矽莫磚用於過渡帶，高鋁磚用於安全帶，隔熱型耐鹼黏土磚或普通型黏土磚用於分解帶，耐火澆注料或適用的耐火磚用於前後窯口；在預熱系統內，普通型耐鹼黏土磚及耐鹼澆注料用於預熱器系統，抗結皮碳化矽澆注料用於窯尾煙室，高強型耐鹼黏土磚和高耐磨耐火澆注料用於三次風管，抗剝落高鋁磚用於分解爐及窯門罩，並配用大量的耐火澆注料、系列隔熱磚和系列矽酸鈣板。在日產2500噸水泥窯上，耐火材料建設用量達2000噸以上，正常生產時年消耗用量達400噸以上。
1.新型乾法水泥窯用耐火材料的損毀機理
傳統水泥迴轉窯的轉速慢，預分解窯的轉速是傳統水泥窯的3～4倍，高溫高轉速和大直徑，使預分解窯窯體、窯襯所承受的熱應力要比傳統水泥窯大很多。經預熱器、增濕塔、電收塵的多次蒐集，預分解窯中的k2o、so2、kcl等組分揮發後難於溢位窯系統以外。當鹼、硫、氯的平衡建立後，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，對耐火材料的要求提出了更高的要求，而窯內襯的每一部分出現問題都可能導致生產終止。
因此，每個耐火材料工作者都必須了解水泥預分解窯用耐火材料的損毀原因，才能進一步推動新型乾法水泥窯耐火材料技術的發展與進步。
①熱侵蝕對耐火材料的影響。隨著新型乾法水泥窯技術的發展與進步，促進了水泥工業向大型化、現代化的方向發展，水泥窯系統配用了新一代的篦冷機、多通道燃燒器，同時窯頭罩密封及保溫效率的提高和燃料的充分燃燒使火焰集中，熟料溫度在1400℃左右，入窯二次風溫可達1000℃以上，窯內燒成帶、過渡帶及窯頭罩、篦冷機入口和三次風溫都遠遠超過傳統窯相應部位的溫度。因此，造成相應部位的耐火材料過燒，特別是燒成帶和過渡帶等部位，溫度過燒損壞了磚體結構，耐火度偏低的耐火材料在生產過程中過燒時，導致耐火磚出現結構疲勞。
當過熱熟料液相滲透磚體熱麵時，磚體變得更緻密，其機械效能發生變化。頻繁停窯、開窯，導致快速公升溫、降溫、窯皮坍落，溫度的突然變化產生熱應力造成磚面水平剝落開裂。所以使用彈性模量高、耐火度高、高溫效能優良的耐火材料成為了必然。
②機械應力對耐火材料的影響。傳統迴轉窯的轉速一般只有1~1.5r/min，而新型乾法水泥窯轉速為3~4r/min，在高轉速、高溫度的大型窯上，窯襯所受應力的綜合破壞程度，要遠遠超過傳統窯相應部位的耐火襯裡。
如果膨脹縫隙不夠，可能會導致耐火磚受熱膨脹產生的軸向壓力，超過磚體強度產生剝落。如果砌築過鬆，或者窯筒體橢圓度增加，頻繁停窯也會造成襯磚的收縮和膨脹；窯皮的變化以及窯筒體的損壞等原因，造成窯筒體與耐火磚之間的相對運動，出現耐火磚錯位。輪帶墊板增大間隙產生過大的橢圓度，輪帶部位窯筒體橢圓度在每轉一圈時對磚面造成的剪下應力；還有擋磚圈處的耐火磚受擠壓，同時振動造成襯磚剪下裂縫和磨痕，這些因素都會導致機械應力對耐火材料產生極大的破壞。
③化學侵蝕對耐火材料的影響。鹼氯硫等揮發性的化合物(cl、k2o、na2o、so3)在預分系統內不斷地蒸發/凝結，反覆迴圈，導致在生熟料中的富集，同時隨著替代燃料的使用,工業垃圾及生活垃圾的處理，增加了系統中k2o、na2o、so3和cl的濃度，加劇了對耐火材料的侵蝕。一般來說，合適的鹼硫比為0.
8~1.2，此時對耐火材料的侵蝕較弱（下表所示為鹼硫比對耐火材料的侵蝕型別）。由表中所示可知，鹼硫比不同，其主要有害元素出現也不同，即耐火材料侵蝕的機理也不同。
2．裝置對耐火材料的要求及耐火材料的配置
靜態裝置對耐火材料的要求：①由於窯尾煙氣溫度的提高，結皮阻塞的現象和部位均有所增加，特別是使用替代燃料或垃圾處理等工藝後，有害物質在窯內的富集程度進一步增加，結皮現象更為嚴重，如窯尾煙室、分解爐錐段、四五級旋風筒錐段等部位結皮較為嚴重，所以應該考慮用抗鹼氯硫侵蝕和抗結皮效能好的耐火澆注料gc-13h，而相應裝置的其他部位選用高強高鋁澆注料和高強耐鹼磚。而內部的隔熱材料都應該考慮輕質耐鹼澆注料或輕質黏土磚和矽酸鈣板，同時也必須考慮與澆注料配套的金屬錨固件和陶瓷錨固件混合使用，這樣既可提高耐火材料的使用壽命及窯爐的運轉率，又可降低裝置表面的散熱損失。
②裝置的大型化、燒成系統的節能化、新一代高熱效率的篦冷機的使用、多通道的新型燃燒器的投入使用，使得窯頭煙氣及粉塵溫度提高，如窯口、窯頭罩及篦冷機喉部等部位的耐火材料不僅要承受高溫熟料液相和鹼氯硫化合物的侵蝕，還要承受含塵煙氣的沖刷及磨蝕。所以，針對該工藝條件，前窯口澆注料使用紅柱石窯口專用澆注料或莫來石窯口專用澆注料已經得到廣大水泥生產企業的認可。篦冷機進料端、喉部、矮牆等易沖刷、易鹼侵蝕的部位必須考慮用高耐磨耐鹼的耐火澆注料，而篦冷機熱端用高強防爆澆注料及抗剝落高鋁磚，其他部位採用高強耐鹼澆注料或耐鹼磚，窯頭罩選用高鋁高強澆注料及抗剝落高鋁磚。
③由於窯部位的煙氣溫度明顯上公升，相應三次風溫也會大大提高，一般都超過800℃，同時三次風速也由原來的20m/s提高到目前的30m/s，煙氣中熟料顆粒硬度大。高溫、高速的含塵煙氣的沖刷和鹼氯硫化合物的侵蝕對耐火材料提出了更高的要求，需要用高效能耐磨耐鹼澆注料或高耐磨耐鹼磚作為三次風管的工作層襯裡，特別是三次風管拐角處和風閥等部位的耐火材料盡量採用高效能耐磨耐鹼澆注料，其他部位採用普通高鋁高強澆注料和高強耐鹼磚。
④隨著當今水泥工業向友好型、生態型、環保型、節能型方向發展，環保節能產品成為新時代的寵兒，新型乾法水泥窯隨著預熱器級數的增加和窯門罩的大型化，裝置的散熱面積增大，加上工藝溫度的提高，隨之熱損耗也相應大大地增加，所以對材料的隔熱性能都提出了更高的要求，國內某些水泥生產企業在1~3級旋風預熱器使用輕質耐鹼澆注料來替代普通耐鹼澆注料，迴轉窯安全帶選用隔熱復合耐鹼磚等，這樣既減少了散熱損耗，又減輕了裝置的承重及土建投資，同時也能滿足工藝要求。
⑤由於耐火材料和金屬的膨脹係數不同，為緩解金屬錨固件對耐火澆注料的損壞，現在大多數生產企業及水泥設計院都要求金屬錨固件頭部戴塑料帽或纏繞膠帶；同時將錨固件設計為波浪形，以減緩錨固件頭部對耐火澆注料的應力；另一更有效的辦法，是目前國外應用較為廣泛的活動式錨固件（即鉸結式錨固件），國內水泥生產企業也相應採用這種錨固件。目前，國內使用的保溫耐火材料有矽酸鈣板、矽酸鋁纖維板、輕質澆注料或保溫磚。但工藝溫度較高的部位或垃圾處理，以及其他特殊要求的裝置，均考慮採用矽酸鈣板、輕質澆注料或保溫磚搭配使用。
動態裝置對耐火材料的要求：①由於窯徑的增大，轉速增加，特別是技術先進的二檔窯轉速更高，達到5r/min，易造成筒體的橢圓度增加，相應對耐火磚壓應力有更高的要求，所以要求耐火磚的耐壓強度要高。特別是輪帶部分筒體，要求輪帶部位附近耐火磚盡量用同一特性的耐火磚。
②由於水泥產量的增加，熟料的熱耗越來越低，入窯的二次風溫越來越高，窯內溫度也相應大大提高。為避免區域性過熱，所以高鋁質磚用量在逐漸減少，鹼性磚用量逐漸增加，即過渡帶和燒成帶用耐火磚長度會大大延長。
③燃料的改變，由傳統的燃油轉變為煙煤，到目前熱值更高的無煙煤，還有其他替代燃料使用或工業廢棄物處理，燃料及生料帶來鹽的化學侵蝕增加和灰分過多，造成熟料液相滲透對耐火磚的損壞成為主要原因之一，對燒成帶用耐火磚的要求更為苛刻，不管是耐化學侵蝕、矽酸鹽侵蝕，還是耐火度、熱震穩定性都要求非常優良的耐火磚，這是提高迴轉窯運轉率的關鍵所在。所以，燒成帶考慮使用鎂鈣鋯磚，上下過渡帶推薦使用尖晶石磚。
④水泥生產作為乙個能源消耗大戶，節能環保成為耐火材料行業的主要話題，因鎂鉻磚在燒成帶使用具有很高的價效比，而受到我國很多水泥生產企業青睞，但鉻公害已經成為全球汙染的主要話題，所以開發新一代無鉻磚已經成為耐火材料生產企業的必由之路。根據工藝條件及裝置狀況，迴轉窯耐火材料配置考慮分解帶用復合高強耐鹼磚，安全帶選用抗剝落高鋁磚，上下過渡帶用尖晶石磚，也可以採用矽莫磚、矽莫紅磚等，燒成帶用鎂鈣鋯磚、鎂鐵尖晶石磚等。
當前耐火材料行業要解決的問題及目標
①節能環保是造福子孫後代的關鍵舉措。開發和應用節能產品、降低散熱損失、降低噸熟料熱耗，節約能源，降低無鉻磚成本，提高無鉻磚各方面效能，取代鎂鉻磚在迴轉窯上的使用，有效避免鉻公害。人類在人口膨脹、資源枯竭和環境破壞壓力下，實現可持續發展，就必須開發和使用節能環保的產品。
②提高耐火材料技術水平，降低噸熟料消耗。我國耐火材料產量佔世界第一，低檔產品多、高檔產品少，水泥窯用耐火材料也是如此。今後應多生產高中檔產品，穩定產品質量，並合理配套使用，使水泥窯用耐火材料的使用和水泥生產均處於最佳狀態，將生產每噸熟料消耗耐火材料降至最低。
③提高生產裝置水平，確保耐火材料質量的穩定性。提高耐火材料廠生產裝備水平，無論是成型裝置，還是燒成裝置，它們都是生產優質耐火材料的關鍵之一，它直接影響產品質量的穩定性，成為影響水泥窯運轉率的關鍵因素。
④優化耐火材料設計方案，合理選用耐火材料。針對水泥窯工藝條件及生熟料、燃料的要求，合理選用耐火材料，根據實際使用情況，優化設計方案，對提高水泥窯的運轉率，降低耐火材料噸熟料消耗起著至關重要的作用。
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