淺談3500t/d氣態(tài)懸浮式焙燒爐內(nèi)襯砌筑

柴志海，劉忠華

（1.廣西華昇新材料有限公司，廣西 防城港 538002；2.上海寶鋼咨詢有限公司，上海 200941）

關(guān)健詞：氣態(tài)懸浮式焙燒爐；內(nèi)襯施工；內(nèi)襯砌筑

隨著筑爐技術(shù)的完善，內(nèi)襯材料性能的提高，焙燒爐耐火保溫效果也比以往低產(chǎn)能氣態(tài)懸浮焙燒爐有了較大改進(jìn)及提高。

1 3500t/d氫氧化鋁焙燒爐工藝流程

氫氧化鋁焙燒是氧化鋁生產(chǎn)工藝過程中最后一道工序，焙燒過程主要是在氣態(tài)懸浮爐內(nèi)氫氧化鋁濾餅在高溫作用下逐步經(jīng)過除去附著水及結(jié)晶水，并使其γ型氧化鋁發(fā)生部分晶型轉(zhuǎn)變形成α型氧化鋁，以獲得適合電解所要求的砂狀氧化鋁的過程。

2 焙燒爐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)

3500t/d焙燒爐內(nèi)襯的顯著特點(diǎn)是采用大量的不同材質(zhì)的耐火材料。既有傳統(tǒng)的定型耐火磚，又有不同性能的不定形耐火材料、還有不同性能的保溫隔熱材料，根據(jù)焙燒爐各旋風(fēng)筒筒內(nèi)溫度及熱耗損失的不同對P02、P03、P04、C01、C02、C03旋風(fēng)筒、旋風(fēng)筒上升管、下料腿等部位分別以不同的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆注。

2.1 P02、C03旋風(fēng)筒內(nèi)襯結(jié)構(gòu)

P02、C03旋風(fēng)筒及上升管的長期使用溫度為200℃～500℃之間，溫度相對不高，內(nèi)襯厚度以152mm為基準(zhǔn)，內(nèi)襯材料選用粘土制耐火磚、低水泥耐火澆注料、保溫塊。在筒體、蝸殼、切線墻體、上升管內(nèi)部砌筑114mm厚的粘土制耐火磚，耐火磚與鋼結(jié)構(gòu)之間用38mm厚的保溫塊作為保溫材料。旋風(fēng)筒錐部、蝸殼過渡段等斜面內(nèi)澆注114mm低水泥耐火澆注料，澆注料與鋼結(jié)構(gòu)之間鋪設(shè)38mm保溫塊。蝸殼頂部在工型鋼掛200mm吊掛磚，吊掛磚與頂部鋼結(jié)構(gòu)之間鋪設(shè)38mm保溫塊。

2.2 焙燒爐C01、C02旋風(fēng)筒內(nèi)襯結(jié)構(gòu)

焙燒爐C01、C02旋風(fēng)筒長期使用溫度為500℃～800℃之間，溫度較高。在筒體、蝸殼、切線墻體、上升管內(nèi)部砌筑114mm厚的粘土制耐火磚，耐火磚與鋼結(jié)構(gòu)之間用100mm厚的保溫塊作為保溫材料（圖1）。旋風(fēng)筒錐部、蝸殼過渡段等斜面內(nèi)澆注114mm低水泥耐火澆注料，澆注料與鋼結(jié)構(gòu)之間鋪設(shè)100mm保溫塊。蝸殼頂部在工型鋼掛200mm吊掛磚，吊掛磚與頂部鋼結(jié)構(gòu)之間鋪設(shè)38mm保溫塊。

圖1 C02內(nèi)襯結(jié)構(gòu)

2.3 焙燒爐P03、P04旋風(fēng)筒內(nèi)襯結(jié)構(gòu)

P03、P04旋風(fēng)筒內(nèi)的長期使用溫度為950℃～1150℃之間，瞬時溫度最高可達(dá)1250℃。內(nèi)襯材料的選用相對其它旋風(fēng)筒要求較高，因此內(nèi)襯厚度增加至320mm厚，內(nèi)襯材料選用275mm厚的錨固磚，保溫材料選用理化性能更好的多晶纖維板，再加一層對輻射熱反射率高的納米隔熱板。具體內(nèi)襯結(jié)構(gòu)為：鋼結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)一層20mm納米板在納米板外層用錨固釘掛275mm錨固磚，錨固磚之間鋪設(shè)一層50mm多晶纖維板I、一層50mm多晶纖維板II，剩余空隙用200mm澆注料填充。旋風(fēng)筒錐面及P03、P04過渡段斜面為方便施工，全部選用澆注料，厚度依然為320mm。

3 焙燒爐內(nèi)襯材料

3.1 粘土制耐火磚

粘土制耐火磚是氣態(tài)懸浮焙燒爐常用的耐火材料。它是指Al2O3含量為30%～48%硅酸鋁材料的粘土質(zhì)制品，其耐火度取決于制品的化學(xué)組成。一般隨著鋁硅含量比值的增大而提高，耐火度波動在1580℃～1770℃。其良好的耐高溫、隔熱、隔聲、吸潮等特點(diǎn)被廣泛使用。

3.2 納米耐火板

納米板內(nèi)部由細(xì)密的粉狀和纖維狀材料構(gòu)成，再由一層反射率較強(qiáng)的鋁箔構(gòu)成，具有比靜止空氣還低的導(dǎo)熱系數(shù)，它比傳統(tǒng)保溫材料要好4倍～6倍，對輻射熱的反射率達(dá)87%，是迄今為止最好的隔熱材料。具有優(yōu)良的隔絕熱傳導(dǎo)、熱輻射能力，用在焙燒爐P03、P04能有效減少熱能損失，減少能耗。

3.3 耐火保溫塊

耐火保溫塊是一種高效絕熱材料，具有超輕質(zhì)、抗氧化、低導(dǎo)熱率、低熱容量、柔軟性好、耐腐蝕、吸音性能好、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及抗熱震性、優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度等優(yōu)良特點(diǎn)。

3.4 低水泥耐火澆注料

澆注料是選用耐火骨料、粉料為耐火原料，加入結(jié)合劑、添加劑，經(jīng)混合后制作而成，澆注料一般使用的結(jié)合劑為鋁酸鹽水泥，水泥的加入量可影響澆注料的整體使用性能、高溫強(qiáng)度、抗侵蝕能力等。通常耐火水泥澆注料的水泥用量一般是15%～20%，低水泥澆注料的水泥用量則是5%左右，有的甚至降低到1%～2%。降低水泥用量的目的是提高澆注料的耐火性能。

4 焙燒爐砌筑

良好的砌筑質(zhì)量決定了焙燒爐今后的使用壽命和維護(hù)成本。其砌筑應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《化學(xué)工業(yè)爐砌筑技術(shù)條件》HG/T 20543-2006、《工業(yè)爐砌筑施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50211-2014相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范施工。具體施工要求應(yīng)做到以下相關(guān)要求。

4.1 砌筑前的準(zhǔn)備

（1）確保耐火材料和相關(guān)施工材料供應(yīng)充足，保證施工連續(xù)進(jìn)行。

（2）確保耐火材料做好防雨措施，嚴(yán)禁易受潮變形耐火材料直接放在地上。

（3）做好砌筑前的檢測記錄，如焙燒爐中心線和控制標(biāo)高測量記錄、管道及爐殼驗(yàn)收記錄、鋼結(jié)構(gòu)、擋托及錨固件的焊接記錄。

（4）與砌體接觸的鋼結(jié)構(gòu)要做好除銹準(zhǔn)備，除銹等級應(yīng)不低于GB/T 8923規(guī)定的St2級。

4.2 砌筑技術(shù)要求

4.2.1 耐火磚砌體要求

（1）耐火磚每個磚縫應(yīng)小于3mm。

（2）耐火磚墻體垂直誤差每米應(yīng)小于3mm，全高應(yīng)小于15mm。

（3）耐火磚應(yīng)錯縫砌筑，不得有通縫情況，同一圓形墻體嚴(yán)禁多層同時起筑。

（4）耐火磚砌筑灰漿飽和度應(yīng)大于90%。

（5）爐頂?shù)鯍齑u平面應(yīng)保持平整，個別磚的錯牙不得超過3mm。

（6）爐頂?shù)鯍齑u與墻體之間應(yīng)設(shè)置膨脹縫。

（7）耐火磚必須用專用設(shè)備加工，加工面應(yīng)保證光滑平整，加工后的厚度不得小于原始磚厚的1/2，長度不應(yīng)小于原始磚長的1/211耐火磚包括吊掛磚砌筑前應(yīng)先預(yù)砌筑。

4.2.2 澆注料砌筑要求

（1）施工用水應(yīng)使用潔凈水，沿海地區(qū)還應(yīng)化驗(yàn)施工用水的氯離子（Cl-），氯離子（Cl-）含量應(yīng)小于300mg/L。

（2）澆注料用錨固釘緊固防脫，錨固釘應(yīng)于爐體焊接牢固，并且錨固釘表面需涂抹一層0.5mm～1mm厚的瀝青來補(bǔ)償熱膨脹量。

（3）澆注料攪拌必須在攪拌機(jī)內(nèi)攪拌完成，嚴(yán)禁手工攪拌。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行澆注料、結(jié)合劑與水的配料比，并在30min內(nèi)澆注完畢。

（5）為消除加熱時體積變化所造成的應(yīng)力損害，澆注應(yīng)在1.5m2內(nèi)的模板內(nèi)完成，且模板的最長邊不得超過1.2m。

4.2.3 保溫層鋪筑

鋪筑前應(yīng)需對爐體直接與保溫層解除的內(nèi)表面進(jìn)行除銹處理。（除銹等級不低于GB/T 8923規(guī)定的St2級）。如需對保溫塊加工，必須使用專業(yè)刀具加工，保證加工面平整光滑，嚴(yán)禁手工撕扯。保溫塊應(yīng)做好防雨防潮措施。如有打濕或受潮嚴(yán)重情況，應(yīng)立即報廢，不得使用[1]。耐火纖維保溫塊鋪筑應(yīng)遵循交錯鋪筑原則，且層間錯縫應(yīng)大于100mm，不得出現(xiàn)通縫現(xiàn)象。

4.2.4 內(nèi)襯保養(yǎng)

焙燒爐內(nèi)襯養(yǎng)護(hù)是決定最終施工質(zhì)量的最后一步，其作用至關(guān)重要。具體養(yǎng)護(hù)工作應(yīng)從澆注料開始硬化開始做起，比如澆注料內(nèi)襯表面蓋一層塑料薄膜，以防止水分蒸發(fā)造成的澆注料結(jié)合不徹底。澆注料澆注必須在5℃～30℃的環(huán)境下澆注完成，并且養(yǎng)護(hù)24h～72h以上，具體以實(shí)際環(huán)境溫度為準(zhǔn)，溫度越低要求養(yǎng)護(hù)時間越長。一般的講不承重的模板應(yīng)在耐火澆注料的強(qiáng)度達(dá)到其表面及棱角不因拆模而損壞時，方可拆除；承重的模板，應(yīng)在耐火澆注料的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號的70%后，方可拆除。為了確定耐火澆注料的硬化程度，一般在澆搗過程中，同時制作檢驗(yàn)用的試樣，并與所澆搗的耐火材料在相同的條件下養(yǎng)護(hù)。到齡期后，測得澆注料試樣的強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度的比達(dá)到上述要求時，方可拆除。

5 結(jié)語

焙燒爐砌筑是一個浩大的工程，從內(nèi)襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，到施工方案，到工程驗(yàn)收，每一項(xiàng)都至關(guān)重要。只有合理的設(shè)計(jì)，高品質(zhì)的耐材，完善的施工技術(shù)要求才能確保施工質(zhì)量。