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)過除去附著水及結晶水，并使其γ型氧化鋁發(fā)生部分晶型轉變形成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)襯結構

3500t/d焙燒爐內(nèi)襯的顯著特點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)焙燒爐各旋風筒筒內(nèi)溫度及熱耗損失的不同對P02、P03、P04、C01、C02、C03旋風筒、旋風筒上升管、下料腿等部位分別以不同的內(nèi)襯結構進行澆注。

2.1 P02、C03旋風筒內(nèi)襯結構

P02、C03旋風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，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，耐火磚與鋼結構之間用38mm厚的保溫塊作為保溫材料。旋風筒錐部、蝸殼過渡段等斜面內(nèi)澆注114mm低水泥耐火澆注料，澆注料與鋼結構之間鋪設38mm保溫塊。蝸殼頂部在工型鋼掛200mm吊掛磚，吊掛磚與頂部鋼結構之間鋪設38mm保溫塊。

2.2 焙燒爐C01、C02旋風筒內(nèi)襯結構

焙燒爐C01、C02旋風筒長期使用溫度為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，耐火磚與鋼結構之間用100mm厚的保溫塊作為保溫材料（圖1）。旋風筒錐部、蝸殼過渡段等斜面內(nèi)澆注114mm低水泥耐火澆注料，澆注料與鋼結構之間鋪設100mm保溫塊。蝸殼頂部在工型鋼掛200mm吊掛磚，吊掛磚與頂部鋼結構之間鋪設38mm保溫塊。

圖1 C02內(nèi)襯結構

2.3 焙燒爐P03、P04旋風筒內(nèi)襯結構

P03、P04旋風筒內(nèi)的長期使用溫度為950℃～1150℃之間，瞬時溫度最高可達1250℃。內(nèi)襯材料的選用相對其它旋風筒要求較高，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)襯結構為：鋼結構上鋪設一層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、吸潮等特點被廣泛使用。

3.2 納米耐火板

納米板內(nèi)部由細密的粉狀和纖維狀材料構成，再由一層反射率較強的鋁箔構成，具有比靜止空氣還低的導熱系數(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87%，是迄今為止最好的隔熱材料。具有優(yōu)良的隔絕熱傳導、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、低導熱率、低熱容量、柔軟性好、耐腐蝕、吸音性能好、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及抗熱震性、優(yōu)良的抗拉強度等優(yōu)良特點。

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，加入結合劑、添加劑，經(jīng)混合后制作而成，澆注料一般使用的結合劑為鋁酸鹽水泥，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成本。其砌筑應嚴格執(zhí)行《化學工業(yè)爐砌筑技術條件》HG/T 20543-2006、《工業(yè)爐砌筑施工及驗收規(guī)范》GB50211-2014相關行業(yè)標準，規(guī)范施工。具體施工要求應做到以下相關要求。

4.1 砌筑前的準備

（1）確保耐火材料和相關施工材料供應充足，保證施工連續(xù)進行。

（2）確保耐火材料做好防雨措施，嚴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高測量記錄、管道及爐殼驗收記錄、鋼結構、擋托及錨固件的焊接記錄。

（4）與砌體接觸的鋼結構要做好除銹準備，除銹等級應不低于GB/T 8923規(guī)定的St2級。

4.2 砌筑技術要求

4.2.1 耐火磚砌體要求

（1）耐火磚每個磚縫應小于3mm。

（2）耐火磚墻體垂直誤差每米應小于3mm，全高應小于15mm。

（3）耐火磚應錯縫砌筑，不得有通縫情況，同一圓形墻體嚴禁多層同時起筑。

（4）耐火磚砌筑灰漿飽和度應大于90%。

（5）爐頂?shù)鯍齑u平面應保持平整，個別磚的錯牙不得超過3mm。

（6）爐頂?shù)鯍齑u與墻體之間應設置膨脹縫。

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

4.2.2 澆注料砌筑要求

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

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

（3）澆注料攪拌必須在攪拌機內(nèi)攪拌完成，嚴禁手工攪拌。

（4）嚴格執(zhí)行澆注料、結合劑與水的配料比，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力損害，澆注應在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

鋪筑前應需對爐體直接與保溫層解除的內(nèi)表面進行除銹處理。（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，嚴禁手工撕扯。保溫塊應做好防雨防潮措施。如有打濕或受潮嚴重情況，應立即報廢，不得使用[1]。耐火纖維保溫塊鋪筑應遵循交錯鋪筑原則，且層間錯縫應大于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)護是決定最終施工質(zhì)量的最后一步，其作用至關重要。具體養(yǎng)護工作應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24h～72h以上，具體以實際環(huán)境溫度為準，溫度越低要求養(yǎng)護時間越長。一般的講不承重的模板應在耐火澆注料的強度達到其表面及棱角不因拆模而損壞時，方可拆除；承重的模板，應在耐火澆注料的強度達到設計標號的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，同時制作檢驗用的試樣，并與所澆搗的耐火材料在相同的條件下養(yǎng)護。到齡期后，測得澆注料試樣的強度與設計強度的比達到上述要求時，方可拆除。

5 結語

焙燒爐砌筑是一個浩大的工程，從內(nèi)襯結構設計，到施工方案，到工程驗收，每一項都至關重要。只有合理的設計，高品質(zhì)的耐材，完善的施工技術要求才能確保施工質(zhì)量。