氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機用耐火材料論述

氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機是燒結法氧化鋁廠的核心設備，其運轉率及臺時產能對整個廠的生產經營活動起著決定性的作用。由于投資所占比例較大，往往成為整個燒結法氧化鋁廠生產系統的“瓶頸”，各單位無不在提高其臺時產能及運轉率方面煞費苦心。本文通過分析氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機的生產技術條件，詳細介紹了氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機系統內襯用耐火材料。

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1 氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機的工作條件對其內襯使用壽命的影響

1.1 窯溫的影響

隨著堿石灰燒結法氧化鋁生產工藝的不斷完善和提高，料漿鋁硅比一直具有不斷攀升的趨勢。隨著料漿鋁硅比的提高，燒結溫度也有一定程度的提高。

由于熟料燒結在整個氧化鋁生產系統的“瓶頸”現象，因此各單位都希望能千方百計地提高氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機的臺時產能，臺時產能的不斷提高引起系統在單位時間內消耗的煤粉不斷增加，因此窯內溫度也會上升。

(3)在橢圓所在平面另一側,再放置一個同樣的小球且與平面相切，切點記作F2，則MF2與下方小球相切.當點M在橢圓上運動時，MF1,MF2分別與上下兩個小球相切嗎？能否用數量關系表示橢圓上的點的運動規律？

內襯工作溫度的提高，要求耐火材料必須具有更好的高溫使用性能。

1.2 熱沖擊對內襯的影響

在熟料窯燒成帶，內襯的內表面往往結有一層相當厚的“窯皮”，因此燒成帶內襯所承受的熱沖擊較小。除燒成帶以外的其余各帶內襯以及冷卻機內襯，所在區域的物料溫度和熱風溫度都有一定的差別，窯或冷卻機每轉動一周，內襯就要承受一次激冷激熱的熱沖擊。

內襯表面的熱沖擊，增加了內襯耐火材料的剝落損毀，要求耐火材料必須具備較好的抗熱沖擊性能。

1.3 “窯皮”及“附窯皮”對內襯的影響

在氧化鋁熟料燒結中所說的“窯皮”，指在氧化鋁熟料窯的燒成帶內襯的內表面形成的較為穩定的“結圈”，是由于熟料中的液相成分通過窯體散熱而固化后附著在內襯表面形成的。穩定而又牢固的“窯皮”對熟料窯的安全穩定運行極為關鍵，缺乏“窯皮”保護的燒成帶內襯使用壽命非常短。

“附窯皮”指在分解帶前段（距離窯頭10m～20m之間）內襯表面形成的較為不穩定的“結圈”，由于該區域熟料中液相量較少，“結圈”非常疏松且不牢固，非常容易脫落。“附窯皮”的附掛與脫落對內襯表面造成了極為嚴重的熱沖擊。據測算，在“附窯皮”脫落的瞬間，內襯表面溫度迅速升高400℃～600℃，嚴重影響了內襯的使用壽命。

傳統的設計中，氧化鋁熟料窯窯口是單筒體，如圖2所示。

不穩定系數：MLAA-22的不穩定系數是52.18，當1個蛋白質的不穩定系數>40時，提示該蛋白質不穩定，因此提示MLAA-22在體內不穩定。

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如圖4所示。

1.4 料漿鋁硅比及鐵鋁比對內襯的影響

料漿鋁硅比及鐵鋁比對耐火材料的使用壽命有一定的影響。一般認為，料漿鋁硅比越高內襯使用壽命越短。

實際上料漿鋁硅比對內襯使用壽命的影響是間接的而不是直接的。料漿鋁硅比的提高將導致燒結溫度有所提高，而用低鋁硅比料漿附掛的“窯皮”將很快被燒掉，從而縮短燒成帶內襯的使用壽命?？梢姡冀K穩定的料漿鋁硅比對保證內襯使用壽命意義很大。

1.5 停窯頻繁程度對內襯的影響

顯而易見，窯系統長期穩定的運行對保證內襯的使用壽命具有重要意義。窯系統的頻繁開停將會造成內襯耐火材料的嚴重損壞，這是因為：第一，激冷激熱造成內襯耐火材料的嚴重剝落。經驗表明，開窯過程中耐火材料的剝落要比停窯過程中更為嚴重；第二，耐火材料在冷窯過程中的體積收縮嚴重影響了窯內襯的整體性，造成內襯松動，而在開窯過程中由于耐火材料的體積膨脹，導致局部耐火材料所承受的壓應力有所增加，加劇了窯運行過程中耐火材料的剝落損壞。

2 內襯砌筑工藝對內襯耐火材料使用壽命的影響

為了延長鐵磚的使用壽命，必須采用高強抗磨損澆注料覆蓋鐵磚。用螺栓將鐵磚固定在雙筒體上。開窯之后，在高溫作用下，螺栓容易出現松動現象；鐵磚松動后，導致覆蓋在鐵磚之上的澆注料開裂、脫落。因此必須對鐵磚采取非常有效的固定措施。如圖2所示，安裝鐵磚之前先安裝擋磚圈，擋磚圈采用耐熱鋼板制作，擋磚圈不與筒體焊接，用擋磚圈固定板將擋磚圈和筒體固定在一起。擋磚圈固定板采用普通鋼板制作。擋磚圈安裝完畢后安裝鐵磚。為了使鐵磚更為牢固，在擋磚圈上焊接鐵磚壓板將鐵磚壓緊。在擋磚圈固定板上及鐵磚壓板上焊接錨固件以錨固覆蓋鐵磚的澆注料。

支撐法砌筑回轉窯的工藝過程如圖1所示。

采用這種工藝砌筑回轉窯，筒體在支撐器的壓力下產生明顯的橢圓變形。當內襯砌筑完畢拆除支撐器后，筒體又在彈性力的作用下恢復為圓形。經驗表明，采用支撐法砌筑的回轉窯內襯極易出現局部早期損壞現象，通常是鎖口位置的3～4層磚和鋪底位置的2～3層磚沿軸向整段損壞，而對于筒體剛性較差的回轉窯，這種現象尤其嚴重。

由于窯口下料及窯體上下行的需要，窯口筒體總是伸進下料室50mm～200mm。由于熟料的熱輻射及二次風的加熱，窯口的筒體非常容易出現“喇叭口”變形，從而造成窯口內襯及窯口筒體的早期損壞。

3 氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機的技術進展

3.1 氧化鋁熟料窯窯頭鐵磚及窯頭雙筒體的應用

根據以上分析，燒成帶內襯應具有能和“窯皮”結合牢固的特性，而在易產生“附窯皮”的區域，其內襯應具有較高的荷重軟化溫度，以防止附掛“附窯皮”。

立體綠化的形式有很多，屋頂花園是其中的一種。屋頂花園的實質就是在建筑物的頂端構建花木、花池、架棚等，從而形成一定的觀賞景觀。對屋頂花園進行構建時，首先，了解場地情況，結合地面小型花園的布局與設計，合理設計攀援植物。其次，在設計屋頂花園的過程中也要綜合考慮屋頂的防水和排水條件以及屋頂的承重能力，并對植物品種進行科學的選擇與搭配。目前在植物的選取上，人們大多選擇一些喜光、耐寒等生命力強的淺根系植物。例如雞冠花、月季、爬山虎、月季等。植物種植可以采用盆栽的形式，避免植物根系生長時破壞屋頂。最后，在對屋頂花園進行裝飾時，要注意層次與色彩的合理搭配，有效提高其觀賞效果[1]。

和支撐法相比，模板法則可以避免內襯砌筑中的筒體變形。模板法將是氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機內襯砌筑的發展方向。

1949年2月9日，翦伯贊在金毓黻長子金長佑的陪同下來探訪金毓黻，翦伯贊談到“中共方面極注重研究歷史”，委托金毓黻幫助聯絡在北平的史家同行進行座談。金毓黻是日日記中記載：“翦君著《中國通史》已成首次兩冊，系用唯物史觀立論。往在重慶，佑兒首為印行，銷路頗佳，因此余亦得識翦君?！盵1](第9冊，P6767)[注]①1949年2月9日翦伯贊來訪，見“翦君來訪系今日事，誤記于昨日(2月8日)”(第9冊，第6768頁)。 翦伯贊《中國通史》是金長佑主持的五十年代出版社承擔印刷的，因而金毓黻、翦伯贊二人得以相識，由此得以近距離接觸馬克思主義史家。

窯口鐵磚采用高溫性能較好的耐熱鑄鋼制作，在保護雙筒體使雙筒體免受高溫輻射方面起到了重要作用，有利于減緩雙筒體的受熱變形。

窯體雙筒體的結構如圖3所示。

由于外界冷空氣對窯口雙筒體的冷卻作用，大幅度降低了窯口筒體的工作溫度，避免了窯口筒體的“喇叭口”變形，大幅度延長了窯口筒體及窯口內襯的使用壽命。

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3.2 預熱分解帶復合磚的應用

氧化鋁熟料窯的預熱分解帶內襯過去一般采用普通黏土磚，不僅窯體散熱較嚴重，同時也不利于窯內溫度的提高。近幾年來一些單位開始在氧化鋁熟料窯的預熱分解帶采用具有保溫作用的復合磚。復合磚的工作層為重質材料，能確保內襯使用壽命；保溫層的抗壓強度在20兆帕以上，能保證窯內襯的整體強度。氧化鋁熟料窯產能的薄弱環節是預熱分解帶

，復合磚的應用在減少窯體散熱的同時也對提高該區域窯內溫度從而提高窯的臺時產能具有一定的意義。

4 氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機內襯用耐火材料

4.1 窯頭罩、下料室、下料簸箕用耐火材料

窯頭罩及下料室四周的墻體大都采用了普通黏土質耐火澆注料，結合劑為高鋁水泥；下料室的底部長期承受高溫熟料的沖擊磨損，采用高強抗磨損澆注料；下料簸箕的上表面采用強度較高的剛玉磚或剛玉質澆注料預制塊，對形狀較復雜的邊、角部位采用高強抗磨澆注料填補。

4.2 鐵磚及窯口雙筒體用耐火材料

3.3造成各項調查數據偏低的原因:1)農民居住分散、大多地處偏僻、交通不便、經濟收入低的地區,難以接觸到無償獻血的宣傳,因此對無償獻血沒有正確認識。有部分農民對獻血存在錯誤認識,甚至恐懼心理,認為獻血會影響身體健康,傳染疾病。2)因為農民文化程度普遍較低 ,大多只有小學文化程度,對血液生理知識、獻血意義的理解有一定的難度 。3)受傳統思想的束縛 ,農民普遍擔心獻血會損害自己的身體健康和影響生產勞動。

回轉窯的砌筑方法有很多種，包括支撐法、膠結法、模板法等，這里主要分析支撐法和模板法對內襯耐火材料使用壽命的影響。

4.3 冷卻帶用耐火材料

氧化鋁熟料窯的冷卻帶指距離窯口1.2m～5.7m之間。內襯更換周期和燒成帶一致，因此該帶內襯用耐火材料一般不采用高檔產品，只要其使用壽命能和燒成帶一致即可滿足要求。根據使用經驗，確定該帶內襯以普通黏土磚或低氣孔率黏土磚為主。

4.4 燒成帶用耐火材料

燒成帶指距離窯頭5.7m～11.2m之間。目前，國內氧化鋁熟料窯燒成帶采用的耐火材料品種較多，常用的品種包括黏土磚、高鋁水泥結合的高鋁磚、高鋁抗剝落磚等。由于各企業之間氧化鋁熟料窯的操作條件各不相同，所以不能輕率地說某一種磚最適合燒成帶使用。前面說過，燒成帶內襯的使用壽命很大程度上取決于“窯皮”的完好程度，因此不管選用哪一種磚，都必須結合本企業氧化鋁熟料窯的工況條件，使之容易附掛牢固的“窯皮”。根據經驗，不燒磚往往比燒成磚更容易附掛“窯皮”，但燒成磚附掛的“窯皮”又比不燒磚更為牢固。

4.5 預熱分解帶內襯用耐火材料

4.5.1 距離窯頭11.2m～17.2m段內襯

（7）嚴格養護：在混凝土終凝后及時對混凝土進行針對性的保溫、保濕養護。在冬季，應采用塑料和棉氈覆蓋保溫，減少混凝土產生裂縫。對混凝土內細小裂縫的愈合起到了保證作用。

該段內襯的更換周期和燒成帶同步。一般不采用高檔耐火材料。一般采用低氣孔率黏土磚。為了提高荷重軟化溫度以避免“附窯皮”的附掛，適當提高其氧化鋁含量。

4.5.2 距離窯頭17.2m～28.2m段內襯

物料在該區域會出現很少量的液相，以粉狀為主。對內襯磨損相對較弱。該區域內襯使用壽命較長。由于液相的出現，會出現附掛“附窯皮”的現象，因此該區域采用荷重軟化溫度較高抗剝落性能較好的耐火材料。近年來，不燒結高鋁復合磚的應用取得了良好的效果，其工作層較高的氧化鋁含量使得“附窯皮”不易附掛；良好的高溫抗剝落性能使得內襯的使用壽命較燒結復合磚略有提高。

4.5.3 距離窯頭28.2m～70m段內襯

物料在該區域內不出現液相。物料為粉狀，氣流溫度相對較低。采用黏土質不燒結復合磚較為合適。

某企業曾在該區域試用高強輕質磚，窯體溫度得到了明顯降低，但由于強度較低，內襯使用壽命受到影響。其優秀的保溫性能給人們留下了深刻的印象。相信隨技術的不斷進步，高強輕質磚一定能取得成功。

4.5.4 距離窯頭70m～85m段內襯

該段屬于揚料板區域。該段內襯采用高強輕質磚和普通黏土質澆注料。其中澆注料用于焊接揚料板的部位。也有的氧化鋁熟料窯該段全部采用澆注料內襯，但由于檢修施工困難，且費用較高，正逐步被高強輕質磚取代。

4.5.5 氧化鋁熟料窯內襯耐火材料小結

綜上所述，熟料窯窯尾耐火材料需要具有較好的保溫性能，減少窯尾散熱，提高預熱分解帶產能，以復合磚和半輕質磚為發展方向；為了強化窯內換熱，將在分解帶大面積推廣應用揚料磚，揚料磚的推廣應用將會大幅度提高預熱分解帶產能，為確保熟料質量及提高窯臺時產能意義重大；燒成帶采用大顆粒骨料抗剝落高鋁磚，較好的體積穩定性能確保使用壽命。

例如，課堂上教師講《克和千克》時，首先突出學生主體，引導學生認識質量單位，可以先提出問題：“同學們，誰能告訴我你的體重是多少啊？”有的學生回答“28”，有的學生回答“60”。教師問：“為什么你們身高體型差不多，報的數量卻差這么多呢？”學生開始思考。教師就勢引導學生認識克、千克、斤和公斤等質量單位。整節課學生都能夠保持高漲的興趣。教師布置課下思考時，可以讓學生回家找找哪些容器上標有質量單位，都是什么，記錄下來。增加學生的探究熱情，同時這種觀察作業可以提升學生的興趣，減輕學生完成作業的抵觸情緒。

4.6 單筒冷卻機內襯用耐火材料

單筒冷卻機內襯一般采用普通黏土磚，使用壽命在10個月以上；某企業采用磷酸鹽結合的高鋁磚，使用壽命達18個月以上，但筒體散熱較為嚴重。

單筒冷卻機內襯中采用耐熱鋼加強的澆注料砌塊揚料磚，可以強化高溫熟料與二次風之間的熱交換，提高二次風溫度，降低燒成煤耗。

根據冷卻機內襯工作條件，其內襯耐火磚采用強度較高耐火磚將有利于內襯使用壽命提高，同時在冷卻機內襯采用揚料磚有利于增強熟料與二次風熱交換，有利于熟料顯熱熱回收，對降低煤耗意義重大。

5 結論與展望

氧化鋁熟料窯及單筒冷卻機內襯用耐火材料隨著燒結法氧化鋁生產技術的進步而不斷發展。不燒結復合磚及揚料磚的試用成功將打開不燒結制品在該行業應用的新局面。就內襯損壞的機理分析，在循環往復的機械應力和熱應力的作用下，耐火材料以剝落損壞為主。不斷提高耐火材料的抗剝落性能是提高內襯使用壽命的有效途徑。隨著復合磚技術的不斷成熟，揚料磚、絕熱復合磚等耐火制品質量越來越穩定，隨著這一類耐火制品的推廣應用，可以大幅度改善窯系統熱工制度，提高臺時產能降低噸熟料煤耗。

[1]高岱．鋁酸鹽熟料燒成技術．氧化鋁生產．湖南長沙：中南工業大學出版社，1993．

[2]陳友德．水泥預分解窯用堿性耐火材料的技術發展．耐火材料，2003，（3）：164—168．