随着资源的日益紧张，低品位原燃料被越来越多地应用于水泥生产当中，甚至含有害组分较高的城市生活垃圾也开始应用于新型干法窑的水泥生产。如垃圾焚烧灰用作水泥生产原料，可燃废弃物用作生产用燃料，这更加剧了碱、硫、氯等挥发性有害组分及重金属离子在窑系统的循环和富集，导致结皮问题更加突出甚至引起系统堵塞，严重影响窑系统的正常生产。

　　当前国家大力提倡工业废物多次利用的循环经济模式，建材工业作为这种经济增长模式的排头兵，出现了越来越多的利用“二次钙”资源做主要原料的企业。电石渣是化工石灰石电石法制乙炔过程中的副产物，其主要成分是Ca(OH)2·2H2O 及部分Ca(HCO3)2。目前工业处理方法是将其运到厂外填埋，这样既污染环境，又浪费资源。由于电石渣含有大量CaO，完全可作为生产水泥熟料的主要原料。但电石渣中的硫、碱、氯等有害物含量较高，极其容易结圈。

　　为解决水泥窑结皮结圈问题，通达耐火技术股份有限公司利用本身资源优势，采用阳泉分公司生产的矾土基均质料制备一种性能优良的高致密砖。

　　1.结圈的形成机理

　　陈友德等在水泥预分解窑工艺与耐火材料技术中对结圈形成做了如下的分析：结圈的形成应该归因于近年来原燃料的变化，特别是高硫含量原料（如高硫煤）的使用，使得硫碱比很难调整，硫碱比不合理造成的。燃烧过程中，高硫煤中的硫会氧化成SO3，这些氧化物一部分会与碱作用形成硫碱化合物，大部分会与氧化钙形成硫酸钙。硫酸钙的熔融温度1400℃，通常不再分解，作为熟料组成，随熟料入冷却机。但是当窑内呈还原气氛时，硫酸钙会与CO作用，生成氧化钙与SO3，所生成的SO3随烟气后逸，再次在900℃~1200℃的分解带与K2O作用，生成K2SO4，或与CaO作用形成CaSO4。如此循环富集，到一定数量时，上述两种化合物生成低熔融温度的钙明矾石，或与窑内形成的C2S结合，生成熔融温度约1000℃的硫灰硅钙石及一些其他低熔融温度的化合物，易在衬体上结皮或结圈。

　　2.高致密砖的研制

　　以SM70矾土基均质料和碳化硅为主要原料，基质主要采用红柱石细粉、硅线石细粉、氧化铝细粉、广西泥等，SM70矾土基均质料的加入量分别为30%、35%、40%，采用巩义通达水泥窑用砖生产线制备高致密砖，于1360℃高温烧成，与通达耐火生产的1680硅莫砖的性能指标相对比。

　　本实验制备的高致密砖与1680硅莫砖性能指标相比，显气孔率明显降低，体积密度相差不大，常温耐压强度基本相当，热震稳定性有较大改善。显气孔率降低，可以有效抑制渗透及降低KCl及Na2SO4及K2SO4与耐火材料之间的反应、降低两者之间的结合力，可以抑制结圈的形成。

　　随着SM70矾土基均质料加入量的增加，显气孔率升高、体积密度降低、常温耐压强度基本相当、热震稳定性有所降低，这主要与基质的组成有关。红柱石和硅线石高温烧成过程中原位反应生成莫来石，伴随体积膨胀，填充气孔，降低材料的气孔率，基质中莫来石的形成有利于材料热震稳定性的提高。

　　通达耐火公司采用SM70矾土基均质料和碳化硅为主要原料制备高致密砖，与1680硅莫砖相比，其显气孔率明显降低、热震稳定性明显升高、体积密度和常温耐压强度相当，综合性能性能指标明显较好。由于其显气孔率较低，可以抑制有害介质的渗透，抑制结圈的形成。