气体悬浮焙烧炉内衬烘炉曲线的确定

水； 在高温阶段， 发生矿物分解、 晶型转变等一系列 的化学变化， 体积变化， 生成耐压强度、 耐火度更高、 高温稳定性更好的物质即烧结过程。经烧结后的浇 。 注料有很好的高温性能 （ 表 !）
高温抗折强度+,-. ’$55" *?5 *?* #?& *?5 *?’ &（ ?5 #)))"） 2 烧后线变化， ’855" >5?5) >5?5@ >5?$ ,5?" ,5?A$ ,5?5A 体积密度 9:;<" #?") #?$5 #?$# &?$8 &?*@ &?=&
有跳跃式增大。 随着温度的升高， 莫来石微小晶粒和 液相的不断增加，衬体进一步烧结。随着烧结的进 行， 衬体产生剧烈收缩， 收缩率可达 /$#<$。 这种烧 结， 在 * /’6!以上温度进行得比较激烈。因此在高 温阶段， 升温速度应当缓慢， 以使衬体充分烧结， 防 止衬体的剧烈收缩而使衬体开裂。 在烧成过程中， 烧成温度和保温时间的确定， 与 烧结性质有关—— —以固相烧结为主或液相烧结为
在制定焙烧炉烘炉曲线时，必须结合耐火材料 的特性和烘烤时发生的变化。$ 号焙烧炉使用低水 泥硅酸铝质浇注料的化学成分和理化性能见表 #。 耐火衬体烘烤过程分干燥和烧成两个阶段。 $%! 浇注料耐火衬体的干燥过程 浇注成型的耐火衬体， 都含有一定数量的水分。 烘烤时， 必须先将衬体中的水分排除。 水分排除一般 分两个阶段进行， 即等速干燥和减速干燥。 等速干燥 过程排除的水分是衬体孔隙中的物理水，水分蒸发 在衬体表面进行。随着水分的排除， 衬体相应收缩， 收缩值几乎与排除水分的容积成比例变化。故此阶 段的干燥速度应缓慢些，以免短时间收缩过大而引 起衬体开裂。 减速干燥速度与衬体的温度及水蒸汽自孔隙向 外的传递速度有关， 水分在孔隙中蒸发， 即自衬体内 部移向表面， 然后扩散到热空气中。当衬体温度升高 而进行的水分蒸发量恰为水蒸汽向外传递的最大量 时， 干燥速度最大。 若温度过高， 衬体内部蒸发的大量 水分来不及排出， 使衬体产生毛裂现象， 甚至大面积 剥落。 减速阶段水分的蒸发是从表面开始的，衬体的 水分沿厚度方向递减， 即靠外部的水分含量高， 而接 近表面处则低； 于降低水分的同时， 衬体收缩。由于 在干燥过程中沿厚度方向的水分不均匀，发生不均 匀收缩。衬体的表层收缩较大， 使衬体产生内应力。 因此，衬体干燥阶段的升温速度应保证厚度方向的 水分差最小，以及由于不均匀收缩引起的最大应力 不应超过衬体的强度。 $%& 浇注料耐火衬体的烧成过程 浇注料在烘烤时发生物理化学变化，实质上是
表 1 某些软质粘土的烧结性能
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*0/ 601 601
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（ *） 残余水分排除阶段。干燥阶段结束后， 进入 残余水分排除阶段。此阶段温度达到 *’6#/66!， 衬 体中残余水分排除。 （ /） 矿物分解和结构水 （ 含结晶水） 的排除阶段。 其温度范围大致在 /66#;66!。 （ 1） 烧成阶段 （ 从 ;66!以上至运行温度） 。粘土 结合剂从 ;66! 左右开始出现液相，大约在 ;16 # 无定形的 CD/E1 转变成 ! #CD/E1， 同时体积 ;>6! 时，
第 !" 卷 第 !期
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气体悬浮焙烧炉内衬烘炉曲线的确定
赵惠琴
（ 中铝山西分公司检修分厂， 山西河津 *+((**）
〔 摘 要〕 根据所使用的低水泥浇注料的性能， 对中铝山西分公司检修厂 + 号焙烧炉制定了合理的烘烤 曲线， 提高了耐火内衬的质量， 延长了内衬的使用寿命。 〔 关键词〕 低水泥耐火浇注料； 烘炉曲线； 内衬质量； 使用寿命
’&( !(( 耐压强度+,-. )( *( $( &( ( & $ * ) !( !& !$ !* !/高铝水泥浇注料0 #1粘土结合浇注料0 "1低水泥浇注料 图& 不同阶段的浇注料强度对比 " & ’
$ 低水泥浇注料烘烤曲线的确定
烘炉曲线是依据内衬的特点，主要确定耐火内 衬的升温速度、 保温开始温度、 保温时间等参数。
表 ’ 低水泥浇注料的基本性能 项目 抗折强度+,-. ’’5" = = = ) A5 A5 ’555" ’855" ) @ ) A5 A" A$ ## ## #5 #’ #’ #)
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低水泥硅酸铝质耐火浇注料的特性
低水泥浇注料是近几年在粘土结合浇注料的基 础上开发的， 具有高密度、 低气孔、 高强度、 低磨损、 耐热震和抗侵蚀等特点，同时还具有体积稳定性强 和施工用水量低的特点， 应用广泛， 使用效果好。和 传统的浇注料相比，低水泥浇注料具有优良的高温 性能 （ 图 #） 。但同时也为烘烤带来困难， 烘烤不当， 会发生剥落或炸裂现象。 即使不剥落和炸裂， 也会使 内衬内部产生裂纹， 降低使用寿命。 我厂在 ! 号回转 窑分解带进行低水泥浇注料试验时， 由于烘烤不当， 内衬大面积脱落， 致使试验没有达到预期的效果。 为 此， 浇注料内衬在使用时， 必须制定科学合理的烘烤 曲线， 按照烘烤曲线烘烤内衬是非常关键的。
烘烤的速度取决于衬体烘烤过程中的一系列物理化 学变化过程。变化过程一般分为以下三个步骤：
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中图分类号：234*15! 文献标识码：* (+)(((+)(. 文章编号："((’)’&’+ （ $百度文库(’）
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以结合剂的加热变化为主的物理化学变化，即结合 粘土的烧结性能 （ 表 !） 及超微粉的物理化学变化。
广西泥 **6! 体积密度 +,-.1 * 666! * 166! * <66! * ’66! * 666! 显气孔率 ? * 166! * <66! * ’66! * 666! 烧后线收缩 ? * 166! * <66! * ’66! *08> /06* /088 /081 /0/* 1701 **08 **0* *606 <08; *<06 *10<7 *60’8 永吉泥 /06; *0;1 /017 /01’ *07> /70/ <0’ ’06 *;01 ’0/6 */0/1 **0’8 /0’1
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４ 号焙烧炉低水泥浇注料内衬性能 指 "#$%&’ "($%’) /2& !76 !76 !76 *01 *0= * 666!,A62* * ’66!B"606’ * &’6 <’ 1;,<= *0= * 8=6 *6 *6 *6 标 "($%’’ /2!’ !86 !86 !86 *0< *0> ’66!B"606* * 666!BA60* * &’6 ’’ 1=,<6 *0= * 8=6 *6 *6 *6 !<6
收稿日期： $((+)(!)!/ 作者简介： 赵惠琴 （ !01/—） ， 女， 山西人， 工程师， 主要从事工业炉技术检测工作。
第４期
气体悬浮焙烧炉内衬烘炉曲线的确定
!8!
同时浇注料一般是不经过二次烧成的耐火材 料， 在初次升温时， 浇注料内衬会发生一系列的物理 化学变化过程， 对内衬的质量起到关键作用。 首先在 低温阶段，要排除衬体中的游离水、结合水和结晶
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项 体积密度， +,-.!
目 /01 **6!烘干 !’’ !’’ !’6 )0; )0* * )))!,@60’ * ’66!BA608 * &’6 CD/E1 !<’ !<6,<= "60;,*0* * 8=6 **6! 7 8 > ’66!烘干 * 666!烧后
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345 耐压强度，
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!!导热系数， 9,.0: ? 线变化率， 最高使用温度， ! ? 化学成分， 耐火度， ! !抗折强度， 345 抗热震稳定次数
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概述
)** .* /. 低水泥浇注料
气体悬浮焙烧炉是小颗粒散状固体材料的加热 设备， 也是氧化铝生产的关键设备之一。 氧化铝焙烧 炉的作用是把 "# $%&’( 经过约 ! )**! 的焙烧变成 由于炉内物料层 "#)%(。采用悬浮工作制度的炉子， 的空隙度增大、 密度减小、 颗粒的反应面积增大， 在 热气流的作用下， 使整个料层内颗粒混合很迅速、 很 剧烈， 热交换面积比较大， 单位容积的给热系数比较 大， 热效率较高， 加热均匀， 产品质量可靠。 中国铝业山西分公司检修分厂 + 号焙烧炉内衬 采用硅酸钙板保温层、 高铝耐火纤维板中间层、 低水 泥硅酸铝质耐火浇注料的耐火层的复合结构 （ 图 !） 。 高温工业设备在启动时， 尤其对不定性耐火材料,浇 注料、 可塑料、 喷涂料等-内衬设备的启动， 必须制定 科学合理的启动方案， 对内衬进行科学、 合理、 可靠的 烘烤， 才能保证焙烧炉内衬的安全启动和耐火内衬的 质量， 提高内衬的性能， 延长设备的整体寿命。
硅酸铝质纤维板
硅酸钙板保温层
炉子钢板
图 ! 焙烧炉内衬结构图
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浇注料的特性
浇注料和烧成耐火砖相比有很多优点：
劳动强度低； 成品便于储存和运输， 能实现 （ "） 机械化筑炉， 施工效率比砌砖高 .#!. 倍； （ $） 任意造型， 形成整体衬体， 热震稳定性好， 抗剥 落性高， 可提高使用寿命 (*%#!.*%， 有的高达几倍； （ &） 衬无接缝， 气密性好， 散热损失少， 节约能源； （ ’） 修补窑炉， 延长使用寿命， 提高炉子作业率。
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气体悬浮焙烧炉内衬烘炉曲线的确定
!B!
主。 固相烧结宜采用较高的温度和适当的保温时间， 液相烧结宜采用低温长时间保温的制度。 固相烧结为主的烧结作用，主要依靠固相质点
耐压强度C9:; $66 A6 86 <6 * *6 6 $
的内扩散和外扩散， 从而使质点互相接触进行反应， 产生新的反应物或使晶体长大。 根据传质原理， 传质 速率公式如下： ! !#$%& " ! 为两个颗粒的接触半径； ’ 为颗粒半径； (为 式中， 时间。 上式说明，烧结面积的扩大与时间的 $!& 次方 成正比。 所以过分增加烧结时间是不适宜的。 在较高 温度下， 晶格的扩散明显加快。 故对以固相烧结为主 的制品， 宜采用较高的温度、 较短的保温时间的烧成 方法。 在以液相烧结为主时，物料的烧结主要依靠液 相的粘滞流动，借助界面能及毛细管的作用浸润颗 粒， 使颗粒或促使颗粒相对移动， 使颗粒排列紧密堆 积。传质速率公式如下： ! !)($%* ’ ) 为系数， 式中， 其它与上式相同。 在以液相烧结为主的情况下，颗粒接触面的增 加正比于时间的 $!* 次方。在以液相烧结为主时， 保 温时间对烧结起较大的作用。 在高铝耐火材料中， 往往含有 +*,、 +,、 -.*,/ 等 杂质氧化物。它们与 01*,/ 及 23,* 在高温下生产液 相。 在 01*,/423,*4+*, 系统中， 在高温下液相量的增 长速度随着温度的提高而加快。 这样， 由于提高烧成 温度而带来液相量的大量增加、液相粘度的降低会 导致制品的变形和制品高温性能的下降。故以液相 烧结为主的烧结过程，宜采用较低的温度和较长的 保温时间。 在低水泥浇注料中的硅灰 （ 超微粉） ， 当温度高 于 566" 之后， 与粉料或水泥中的 01*,/ 反应， 逐步 形成莫来石， 产生体积效应， 抵消耐火衬体的部分体 积收缩， 促进强度的提高， 掺加 ! #01*,/ 超微粉， 能 促使铝酸钙在高温下形成较多的六铝酸钙 （ 708） 。 经 过 $ &66" 加热后， 主晶相为 708， 还有少量的莫来 石， 钙长石、 针状 70、 70* 等。主晶相为 708 为柱状、 晶体， 钙长石为细小柱状晶体， 共同形成细小柱状和 针状的交叉骨架结构，较为牢固致密，强度可到 $669:; 左右。 （ 图 $） 。