从二十世纪中叶以来,世界经济发展迅速,相应刺激了水泥工业的发展。以干法化、水泥窑的大型化和采用预分解炉的新型化为基本内容的水泥窑的现代化进程迅速发展,从而导致了作为煅烧水泥主要设备水泥窑所用的耐火材料承受着更大的热负荷、机械应力和化学侵蚀。 二十世纪七十年代末随着世界范围内环保意识的加强和发展绿色工业的需求,适合水泥窑使用的镁铬砖开始在发达国家逐步退出历史舞台。随后相继出现了白云石砖、镁尖晶石砖和镁钙锆砖。白云石砖对水泥熟料具有化学稳定性和亲和性,从而具有良好的挂窑皮附着性,但其存在着抗热震性差和易水化的缺点。尖晶石砖虽具有优良的抗热震性,但存在着热导率高及挂窑皮能力不足的缺点。 镁钙锆质耐火材料具有良好的化学侵蚀性、热震稳定性和窑皮附着性,是一种水泥窑高温带用的理想材料。国外镁钙锆砖的研制及生产主要是采用高纯化路线,生产成本高,难以在国内推广使用。 本课题采用95中档烧结镁砂、97高纯烧结镁砂、96电熔镁砂、含碳酸钙原料、脱硅锆、锆酸钙等原料,外加少量添加剂,在借鉴前期实验结果的基础上,采用合理的工艺措施,在98.4米大型高温隧道窑上进行了工业化试验,烧制出了物相组成为MgO、CaO·ZrO₂、2CaO·SiO₂、3CaO·SiO₂的材料,并对制品的性能进行了系统的检测,同时分析了化学组成、添加剂、烧成温度等因素对制品结构和性能的影响。 试验结果表明,采用合适的原料、合理的配料和工艺措施,可以工业试制出性能良好的水泥窑高温带用MgO-CaO-ZrO₂制品。当CaO/SiO₂≥1.87+0.455ZrO₂/SiO₂（质量比）时,系统中出现的矿物均为高耐火相,制品的高温性能较好;为了使制品的外观合格,配料中含碳酸钙原料的加入量不应超过12Wt%;为了保证制品性能,烧成温度不应低于1680℃。这种环保材料具有比直接结合镁铬砖更优良的热震稳定性,同时还有比较高的荷重软化温度和良好的挂窑皮能力。为我国水泥预分解窑高温带用耐火材料无铬化提供了一条可行的技术路线。