1、大型氫氧化鋁稀相流態(tài)化焙燒爐的發(fā)展！
? ? 與傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯焙燒相比，A1(OH)3稀相流態(tài)化焙燒爐(丹麥?zhǔn)访芩构疽M(jìn)GSC爐)因具有熱耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好、自動(dòng)化水平高、占地面積小、環(huán)境污染輕等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。到目前為止，已經(jīng)投用的流態(tài)化焙燒爐設(shè)計(jì)能力為世界焙燒氧化鋁總量的80％以上，采用流態(tài)化焙燒爐已成為世界氧化鋁工業(yè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。
目前我國(guó)焙燒爐大多是從國(guó)外引進(jìn)的，所用的內(nèi)襯材料也由國(guó)外公司設(shè)計(jì)，并以引進(jìn)為主。
但引進(jìn)焙燒爐在內(nèi)襯設(shè)計(jì)及選材中存在許多問(wèn)題，主要有：
?。?）實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中爐體表面溫度高，系統(tǒng)熱損失較大，能耗很高又惡化了工作環(huán)境。
?。?）產(chǎn)品中的雜質(zhì)二氧化硅的增值較大，原因之一是耐火材料的耐磨性能較差和表面龜裂脫落。
?。?）系統(tǒng)中特別是旋風(fēng)的進(jìn)口及爐體的錐部，出現(xiàn)較多裂紋，主要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)欠缺和材料熱膨脹的不均勻造成的。
?。?）系統(tǒng)中耐火材料預(yù)留的膨脹縫較多，在膨脹縫處選用的材料經(jīng)高溫及風(fēng)吹后脫落，造成物料穿幫。
?。?）部分爐頂采用剛性F形吊掛磚吊掛和側(cè)壁剛性錨固磚與錨固件結(jié)合，由于爐襯結(jié)構(gòu)力學(xué)問(wèn)題，特別是受熱不均勻及爐襯發(fā)生力學(xué)結(jié)構(gòu)變化時(shí)，出現(xiàn)較嚴(yán)重的爆磚、澆注料脫落現(xiàn)象。
?。?）在第四級(jí)冷卻旋風(fēng)和第一級(jí)預(yù)熱旋風(fēng)，由于溫度較低，沒(méi)有設(shè)計(jì)內(nèi)襯，而是使用外保溫的形式減少散熱，旋風(fēng)筒磨損嚴(yán)重，影響壽命。
? ? （7）局部磚松動(dòng)脫落時(shí)不易修補(bǔ)。
? ? 因此，開發(fā)高性能的新型澆注料和合理的爐襯結(jié)構(gòu)，輔之以合理的施工烘爐技術(shù)，是減少引進(jìn)稀相流態(tài)化焙燒爐爐襯損毀、降低能耗，達(dá)到引進(jìn)大型氫氧化鋁稀相流態(tài)化焙燒爐爐襯技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵。
? ? 2、大型氫氧化鋁稀相流態(tài)化焙燒爐應(yīng)用技術(shù)
針對(duì)上述問(wèn)題，本課題制定如下研究方案：
?。?）通過(guò)對(duì)焙燒爐內(nèi)襯進(jìn)行新型材料應(yīng)用的試驗(yàn)，找到適合在稀相流態(tài)化焙燒爐上使用的收縮率小、表面光滑、耐磨不脫落、壽命長(zhǎng)的新型不定形耐火材料，達(dá)到利用國(guó)內(nèi)天然材料代替國(guó)外合成材料的最終結(jié)果。
?。?）根據(jù)焙燒爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)力學(xué)計(jì)算，確定最佳的爐襯結(jié)構(gòu)；以保證溫度和磨損、熱震力等工藝要求。
?。?）解決爐襯之間的膨脹縫預(yù)留，增加材料的柔韌度，防止?fàn)t襯開裂造成的保溫層貫通損壞的情況；同時(shí)開發(fā)和優(yōu)化合理的施工及烘爐和維護(hù)技術(shù)。
（4）對(duì)耐火澆注料局部破損嚴(yán)重部分尋找可行的修補(bǔ)施工工藝路徑和材料；
? ? （5）對(duì)局部裂縫過(guò)大部分和伸縮縫過(guò)大部分尋找可行的修補(bǔ)施工工藝路徑和材料；
? ? （6）對(duì)內(nèi)襯表面磨損沖刷嚴(yán)重者，通過(guò)涂抹剛玉質(zhì)涂抹料來(lái)增加表面耐磨的可行性。
2.1流態(tài)化焙燒爐用耐火材料的開發(fā)
? ? 以棕剛玉、特級(jí)礬土為主要原料，采用多級(jí)配料。系統(tǒng)研究了結(jié)合劑種類、加入量，Si02微粉加入量、A1203微粉加入量、藍(lán)晶石加入量等對(duì)澆注料常規(guī)理化性能、熱震穩(wěn)定性和常溫耐磨性能的影響。
并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化澆注料的基質(zhì)組成，研制出LH-系列抗酸(堿)侵蝕高性能耐磨耐火澆注料，其理化指標(biāo)均超過(guò)進(jìn)口澆注料（見下圖）。
材料相組成為剛玉和莫來(lái)石澆注料的結(jié)構(gòu)均勻。適量膨脹劑的加入減少了材料在高溫使用過(guò)程的收縮。骨料周圍由結(jié)合相緊密包圍，結(jié)構(gòu)致密。因此材料具有較高的耐磨性、抗熱震性和低的線收縮率，主要性能指標(biāo)與進(jìn)口產(chǎn)品DCL系列相近。
為充分發(fā)揮不同材料的功效，降低成本，不同性能的材料應(yīng)用于焙燒爐不同部位：
（1）莫來(lái)石質(zhì)澆注料長(zhǎng)期使用溫度在1300℃以下，線膨脹率在-0.2％以下，有很好的抗熱震性，不易磨損，用于AO2、PO2-、PO4等單位設(shè)備下錐體部分。
?。?）專用高溫耐磨澆注料在200～1200％溫度范圍內(nèi)均能保持其強(qiáng)度，并具有較好的高溫柔韌性和耐急冷急熱性，高強(qiáng)度、耐沖刷和磨損，用于各設(shè)備的下料管。
?。?）高檔剛玉-莫來(lái)石質(zhì)澆注料具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性，用于系統(tǒng)1500～1700℃的高溫區(qū)(P04的爐膛和PO3進(jìn)氣口部分)。
2.2爐襯結(jié)構(gòu)設(shè)置
? ? 針對(duì)流態(tài)化焙燒爐爐襯常見的因高溫造成的系統(tǒng)損失和常見的裂紋、膨脹處材料脫落、結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題，在耐火材料爐襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取如下措施：
? ? （1）GSC爐爐襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和旋風(fēng)冷卻器CO、CO2、C03、主焙燒爐P04、熱風(fēng)分離旋風(fēng)筒P03、旋風(fēng)預(yù)熱器PO2，、上升管斜頂和爐本體頂由F磚剛性吊掛設(shè)計(jì)為柔性非金屬吊掛磚加澆注料，保持爐頂穩(wěn)定，PO3煙道部分用高溫骨架加固。
?。?）爐體側(cè)壁剛性止推錨固磚改為耐熱合金錨固件，變側(cè)壁的固定錨固力為牽拉力適應(yīng)爐墻熱膨脹力變化方向。
?。?）爐體所有結(jié)構(gòu)層問(wèn)松弛部位和臨界、轉(zhuǎn)折部位進(jìn)行爐襯的耐熱合金錨固件加固。
?。?）爐體所有耐磨爐襯的下料管加錨固件穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行；主焙燒爐P04和熱風(fēng)分離器PO3過(guò)渡帶采用柔性組合爐襯，適應(yīng)工藝運(yùn)行爐體剛性結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的巨大的撕裂力。旋風(fēng)冷卻器CO、旋風(fēng)預(yù)熱器等有芯分離器中心筒與邊緣相連采用柔性加固梁穩(wěn)定中心筒。
（5）旋風(fēng)冷卻器CO、C02、C03、主焙燒爐、熱風(fēng)預(yù)熱器P02、分離預(yù)熱器P02、下墜體均設(shè)耐熱鋼為錨固件的縱橫的抱箍梁加固并澆注洛華系列LH一1500抗酸(堿)腐蝕耐磨耐火澆注料，錐體加裝檢修孔。
?。?）所有“GSC”爐襯施工為柔性保溫+剛性保溫+工作襯結(jié)構(gòu)的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，解決Al-Si纖維水化這一進(jìn)口窯爐通??；以隱性柔性膨脹取代所有“剛性纖維氈四周框大于1cm預(yù)補(bǔ)償膨脹”。根據(jù)耐火材料性質(zhì)精確計(jì)算膨脹間隙，以防止?fàn)t襯投運(yùn)后沿膨脹縫剝落、掉塊跑料燒爐殼。
（7）按各種材料的收縮特性和外部設(shè)備鋼殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)置預(yù)留膨脹縫，以避免爐體的貫穿縫。
以上結(jié)構(gòu)輔以適當(dāng)變換工作襯耐火材料某些位置的品種和特性，使其完成良好的過(guò)渡。
3、爐襯施工技術(shù)
? ? （1）“GSC”爐襯特殊錨固件的開發(fā)。
? ? 根據(jù)流態(tài)化焙燒爐各部位的結(jié)構(gòu)支撐特點(diǎn)，工藝運(yùn)行參數(shù)先對(duì)爐墻各部位的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算設(shè)定，然后設(shè)計(jì)制作不同規(guī)格不同尺寸形狀的不銹鋼圓鋼錨固件，用錨固件與爐殼的牽引力，鋼錨件自身與爐墻的熱膨脹差來(lái)牽制、破壞和消解爐墻在某處某方向的破壞性撕裂力。
?。?）膨脹縫的預(yù)留。
? ? 通過(guò)采用合理的膨脹縫預(yù)留方法(重力負(fù)荷膨脹縫、柔性膨脹縫、結(jié)構(gòu)膨脹縫)，使在施工中刻意預(yù)留的膨脹縫隨整體施工一塊變成隱形縫或半縫，使?fàn)t襯成為整體結(jié)構(gòu)，爐襯從分塊設(shè)置變?yōu)檎w設(shè)置，爐襯向爐殼散熱減少，爐墻強(qiáng)度和穩(wěn)定性大大提高。此項(xiàng)技術(shù)使整體澆注的工業(yè)窯爐襯節(jié)能3％～5％，側(cè)壁爐襯使用壽命提高一倍以上。
?。?）水平、垂直加固抱箍梁的布置。
? ? 新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)體均設(shè)縱橫加固抱箍梁，以耐熱不銹鋼錨固件作骨架，注意和爐頂銜接的抱箍梁要以40mm厚Al-Si纖維氈分隔。
?。?）上升煙道的固定。
? ? 保持抱箍梁施工的完整性以便穩(wěn)定爐頂，使?fàn)t頂和旋風(fēng)筒體側(cè)墻脫開，解決力學(xué)支撐分配，適應(yīng)高溫和超高爐體的固有振蕩，施工時(shí)預(yù)留合適的膨脹，消除邊界應(yīng)力。
（5）爐頂采用分立式非金屬柔性吊掛支模后澆注工作層重質(zhì)澆注料，澆注或砌筑輕質(zhì)料(磚)敷設(shè)保溫層形成復(fù)合爐頂。
?。?）P03、P04等設(shè)備之間膨脹節(jié)部件的設(shè)置。
由于P03和PO4高溫工藝操作條件和煙道連接之間沒(méi)有緩沖結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，必須設(shè)置膨脹節(jié)部件，以防止撕裂，施工時(shí)按新設(shè)計(jì)做好組合爐襯，以便較大范圍地保證爐襯可以活動(dòng)，使聯(lián)結(jié)部保持一定的柔韌性，延長(zhǎng)爐襯的壽命。
3、引進(jìn)大型氫氧化鋁稀相流態(tài)化焙燒爐采用新型爐襯后，爐襯壽命延長(zhǎng)，爐殼溫度降低，熱效率提高；生產(chǎn)的氧化鋁質(zhì)量穩(wěn)定，能耗降低；該技術(shù)在多家大型氫氧化鋁焙燒爐上得到應(yīng)用，在延長(zhǎng)爐襯壽命、改善作業(yè)環(huán)境、降低能耗、降低生產(chǎn)成本等方面成績(jī)顯著，順應(yīng)了當(dāng)前節(jié)能降耗的集約型經(jīng)濟(jì)發(fā)展潮流。
