3500t/d氫氧化鋁焙燒爐內襯結構、耐火材料選擇以及砌築流程

隨著築爐技術的完善，內襯材料性能的提高，焙燒爐耐火保溫效果也比以往低產能氣態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工藝過程中最後一道工序，焙燒過程主要是在氣態懸浮爐內氫氧化鋁濾餅在高溫作用下逐步經過除去附著水及結晶水，並使其γ型氧化鋁發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、焙燒爐內襯結構

3500t/d焙燒爐內襯的顯著特點是採用大量的不同材質的耐火材料。既有傳統的定型耐火磚，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，根據焙燒爐各旋風筒筒內溫度及熱耗損失的不同對PO2、PO3、PO4、CO1、CO2、CO3旋風筒、旋風筒上升管、下料腿等部位分別以不同的內襯結構進行澆注。

2.1PO2、CO3旋風筒內襯結構

PO2、CO3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，內襯厚度以152mm為基準，內襯材料選用粘土製耐火磚、低水泥耐火澆注料、保溫塊。在筒體、蝸殼、切線牆體、上升管內部砌築114mm厚的粘土製耐火磚，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CO1、CO2旋風筒內襯結構

焙燒爐CO1、CO2旋風筒長期使用溫度為500℃～800℃之間，溫度較高。在筒體、蝸殼、切線牆體、上升管內部砌築114mm厚的粘土製耐火磚，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1CO2內襯結構

2.3焙燒爐PO3、PO4旋風筒內襯結構

PO3、PO4旋風筒內的長期使用溫度為950℃～1150℃之間，瞬時溫度最高可達1250℃。內襯材料的選用相對其它旋風筒要求較高，因此內襯厚度增加至320mm厚，內襯材料選用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，剩餘空隙用200mm澆注料填充。旋風筒錐面及PO3、PO4過渡段斜面為方便施工，全部選用澆注料，厚度依然為320mm。

3、焙燒爐內襯材料

3.1粘土製耐火磚

粘土製耐火磚是氣態懸浮焙燒爐常用的耐火材料。它是指Al2O3含量為30%～48%矽酸鋁材料的粘土質製品，其耐火度取決於製品的化學組成。一般隨著鋁矽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。

粘土磚

3.2納米耐火板

納米板內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係數，它比傳統保溫材料要好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。具有優良的隔絕熱傳導、熱輻射能力，用在焙燒爐PO3、PO4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、抗氧化、低導熱率、低熱容量、柔軟性好、耐腐蝕、吸音性能好、優良的化學穩定性、優良的熱穩定性及抗熱震性、優良的抗拉強度等優良特點。

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，經混合後製作而成，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、焙燒爐砌築

良好的砌築質量決定了焙燒爐今後的使用壽命和維護成本。其砌築應嚴格執行《化學工業爐砌築技術條件》HG/T 20543-2006、《工業爐砌築施工及驗收規範》GB50211-2014相關行業標準， 規範施工。 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、擋託及錨固件的焊接記錄。

(4)與砌體接觸的鋼結構要做好除鏽準備，除鏽等級應不低於GB/T 8923規定的St2級。

4.2砌築技術要求

4.2.1耐火磚砌體要求

(1)耐火磚每個磚縫應小於3mm。

(2)耐火磚牆體垂直誤差每米應小於3mm，全高應小於15mm。

(3)耐火磚應錯縫砌築，不得有通縫情況，同一圓形牆體嚴禁多層同時起築。

(4)耐火磚砌築灰漿飽和度應大於90%。

(5)爐頂吊掛磚平面應保持平整，個別磚的錯牙不得超過3mm。

(6)爐頂吊掛磚與牆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，加工後的厚度不得小於原始磚厚的1/2，長度不應小於原始磚長的1/211耐火磚包括吊掛磚砌筑前應先預砌築。

4.2.2澆注料砌築要求

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

(2)澆注料用錨固釘緊固防脫，錨固釘應於爐體焊接牢固，並且錨固釘表面需塗抹一層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攪拌完成，嚴禁手工攪拌。

(4)嚴格執行澆注料、結合劑與水的配料比，並在30min內澆注完畢。

(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內的模板內完成，且模板的最長邊不得超過1.2m。

4.2.3保溫層鋪築

鋪筑前應需對爐體直接與保溫層解除的內表面進行除鏽處理。(除鏽等級不低於GB/T 8923規定的St2級)。如需對保溫塊加工，必須使用專業刀具加工，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。如有打溼或受潮嚴重情況，應立即報廢，不得使用。耐火纖維保溫塊鋪築應遵循交錯鋪築原則，且層間錯縫應大於100mm，不得出現通縫現象。

4.2.4內襯保養

焙燒爐內襯養護是決定最終施工質量的最後一步，其作用至關重要。具體養護工作應從澆注料開始硬化開始做起，比如澆注料內襯表面蓋一層塑料薄膜，以防止水分蒸發造成的澆注料結合不徹底。澆注料澆注必須在5℃～30℃的環境下澆注完成，並且養護24h～72h以上，具體以實際環境溫度為準，溫度越低要求養護時間越長。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稜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%後，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，同時製作檢驗用的試樣，並與所澆搗的耐火材料在相同的條件下養護。到齡期後，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

焙燒爐砌築是一個浩大的工程，從內襯結構設計，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，高品質的耐材，完善的施工技術要求才能確保施工質量。