氧化铝熟料窑及单筒冷却机用耐火材料论述

氧化铝熟料窑及单筒冷却机是烧结法氧化铝厂的核心设备，其运转率及台时产能对整个厂的生产经营活动起着决定性的作用。由于投资所占比例较大，往往成为整个烧结法氧化铝厂生产系统的“瓶颈”，各单位无不在提高其台时产能及运转率方面煞费苦心。本文通过分析氧化铝熟料窑及单筒冷却机的生产技术条件，详细介绍了氧化铝熟料窑及单筒冷却机系统内衬用耐火材料。

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1 氧化铝熟料窑及单筒冷却机的工作条件对其内衬使用寿命的影响

1.1 窑温的影响

随着碱石灰烧结法氧化铝生产工艺的不断完善和提高，料浆铝硅比一直具有不断攀升的趋势。随着料浆铝硅比的提高，烧结温度也有一定程度的提高。

由于熟料烧结在整个氧化铝生产系统的“瓶颈”现象，因此各单位都希望能千方百计地提高氧化铝熟料窑及单筒冷却机的台时产能，台时产能的不断提高引起系统在单位时间内消耗的煤粉不断增加，因此窑内温度也会上升。

(3)在椭圆所在平面另一侧,再放置一个同样的小球且与平面相切，切点记作F2，则MF2与下方小球相切.当点M在椭圆上运动时，MF1,MF2分别与上下两个小球相切吗？能否用数量关系表示椭圆上的点的运动规律？

内衬工作温度的提高，要求耐火材料必须具有更好的高温使用性能。

1.2 热冲击对内衬的影响

在熟料窑烧成带，内衬的内表面往往结有一层相当厚的“窑皮”，因此烧成带内衬所承受的热冲击较小。除烧成带以外的其余各带内衬以及冷却机内衬，所在区域的物料温度和热风温度都有一定的差别，窑或冷却机每转动一周，内衬就要承受一次激冷激热的热冲击。

内衬表面的热冲击，增加了内衬耐火材料的剥落损毁，要求耐火材料必须具备较好的抗热冲击性能。

1.3 “窑皮”及“附窑皮”对内衬的影响

在氧化铝熟料烧结中所说的“窑皮”，指在氧化铝熟料窑的烧成带内衬的内表面形成的较为稳定的“结圈”，是由于熟料中的液相成分通过窑体散热而固化后附着在内衬表面形成的。稳定而又牢固的“窑皮”对熟料窑的安全稳定运行极为关键，缺乏“窑皮”保护的烧成带内衬使用寿命非常短。

“附窑皮”指在分解带前段（距离窑头10m～20m之间）内衬表面形成的较为不稳定的“结圈”，由于该区域熟料中液相量较少，“结圈”非常疏松且不牢固，非常容易脱落。“附窑皮”的附挂与脱落对内衬表面造成了极为严重的热冲击。据测算，在“附窑皮”脱落的瞬间，内衬表面温度迅速升高400℃～600℃，严重影响了内衬的使用寿命。

传统的设计中，氧化铝熟料窑窑口是单筒体，如图2所示。

不稳定系数：MLAA-22的不稳定系数是52.18，当1个蛋白质的不稳定系数>40时，提示该蛋白质不稳定，因此提示MLAA-22在体内不稳定。

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如图4所示。

1.4 料浆铝硅比及铁铝比对内衬的影响

料浆铝硅比及铁铝比对耐火材料的使用寿命有一定的影响。一般认为，料浆铝硅比越高内衬使用寿命越短。

实际上料浆铝硅比对内衬使用寿命的影响是间接的而不是直接的。料浆铝硅比的提高将导致烧结温度有所提高，而用低铝硅比料浆附挂的“窑皮”将很快被烧掉，从而缩短烧成带内衬的使用寿命。可见，始终稳定的料浆铝硅比对保证内衬使用寿命意义很大。

1.5 停窑频繁程度对内衬的影响

显而易见，窑系统长期稳定的运行对保证内衬的使用寿命具有重要意义。窑系统的频繁开停将会造成内衬耐火材料的严重损坏，这是因为：第一，激冷激热造成内衬耐火材料的严重剥落。经验表明，开窑过程中耐火材料的剥落要比停窑过程中更为严重；第二，耐火材料在冷窑过程中的体积收缩严重影响了窑内衬的整体性，造成内衬松动，而在开窑过程中由于耐火材料的体积膨胀，导致局部耐火材料所承受的压应力有所增加，加剧了窑运行过程中耐火材料的剥落损坏。

2 内衬砌筑工艺对内衬耐火材料使用寿命的影响

为了延长铁砖的使用寿命，必须采用高强抗磨损浇注料覆盖铁砖。用螺栓将铁砖固定在双筒体上。开窑之后，在高温作用下，螺栓容易出现松动现象；铁砖松动后，导致覆盖在铁砖之上的浇注料开裂、脱落。因此必须对铁砖采取非常有效的固定措施。如图2所示，安装铁砖之前先安装挡砖圈，挡砖圈采用耐热钢板制作，挡砖圈不与筒体焊接，用挡砖圈固定板将挡砖圈和筒体固定在一起。挡砖圈固定板采用普通钢板制作。挡砖圈安装完毕后安装铁砖。为了使铁砖更为牢固，在挡砖圈上焊接铁砖压板将铁砖压紧。在挡砖圈固定板上及铁砖压板上焊接锚固件以锚固覆盖铁砖的浇注料。

支撑法砌筑回转窑的工艺过程如图1所示。

采用这种工艺砌筑回转窑，筒体在支撑器的压力下产生明显的椭圆变形。当内衬砌筑完毕拆除支撑器后，筒体又在弹性力的作用下恢复为圆形。经验表明，采用支撑法砌筑的回转窑内衬极易出现局部早期损坏现象，通常是锁口位置的3～4层砖和铺底位置的2～3层砖沿轴向整段损坏，而对于筒体刚性较差的回转窑，这种现象尤其严重。

由于窑口下料及窑体上下行的需要，窑口筒体总是伸进下料室50mm～200mm。由于熟料的热辐射及二次风的加热，窑口的筒体非常容易出现“喇叭口”变形，从而造成窑口内衬及窑口筒体的早期损坏。

3 氧化铝熟料窑及单筒冷却机的技术进展

3.1 氧化铝熟料窑窑头铁砖及窑头双筒体的应用

根据以上分析，烧成带内衬应具有能和“窑皮”结合牢固的特性，而在易产生“附窑皮”的区域，其内衬应具有较高的荷重软化温度，以防止附挂“附窑皮”。

立体绿化的形式有很多，屋顶花园是其中的一种。屋顶花园的实质就是在建筑物的顶端构建花木、花池、架棚等，从而形成一定的观赏景观。对屋顶花园进行构建时，首先，了解场地情况，结合地面小型花园的布局与设计，合理设计攀援植物。其次，在设计屋顶花园的过程中也要综合考虑屋顶的防水和排水条件以及屋顶的承重能力，并对植物品种进行科学的选择与搭配。目前在植物的选取上，人们大多选择一些喜光、耐寒等生命力强的浅根系植物。例如鸡冠花、月季、爬山虎、月季等。植物种植可以采用盆栽的形式，避免植物根系生长时破坏屋顶。最后，在对屋顶花园进行装饰时，要注意层次与色彩的合理搭配，有效提高其观赏效果[1]。

和支撑法相比，模板法则可以避免内衬砌筑中的筒体变形。模板法将是氧化铝熟料窑及单筒冷却机内衬砌筑的发展方向。

1949年2月9日，翦伯赞在金毓黻长子金长佑的陪同下来探访金毓黻，翦伯赞谈到“中共方面极注重研究历史”，委托金毓黻帮助联络在北平的史家同行进行座谈。金毓黻是日日记中记载：“翦君著《中国通史》已成首次两册，系用唯物史观立论。往在重庆，佑儿首为印行，销路颇佳，因此余亦得识翦君。”[1](第9册，P6767)[注]①1949年2月9日翦伯赞来访，见“翦君来访系今日事，误记于昨日(2月8日)”(第9册，第6768页)。 翦伯赞《中国通史》是金长佑主持的五十年代出版社承担印刷的，因而金毓黻、翦伯赞二人得以相识，由此得以近距离接触马克思主义史家。

窑口铁砖采用高温性能较好的耐热铸钢制作，在保护双筒体使双筒体免受高温辐射方面起到了重要作用，有利于减缓双筒体的受热变形。

窑体双筒体的结构如图3所示。

由于外界冷空气对窑口双筒体的冷却作用，大幅度降低了窑口筒体的工作温度，避免了窑口筒体的“喇叭口”变形，大幅度延长了窑口筒体及窑口内衬的使用寿命。

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3.2 预热分解带复合砖的应用

氧化铝熟料窑的预热分解带内衬过去一般采用普通黏土砖，不仅窑体散热较严重，同时也不利于窑内温度的提高。近几年来一些单位开始在氧化铝熟料窑的预热分解带采用具有保温作用的复合砖。复合砖的工作层为重质材料，能确保内衬使用寿命；保温层的抗压强度在20兆帕以上，能保证窑内衬的整体强度。氧化铝熟料窑产能的薄弱环节是预热分解带

，复合砖的应用在减少窑体散热的同时也对提高该区域窑内温度从而提高窑的台时产能具有一定的意义。

4 氧化铝熟料窑及单筒冷却机内衬用耐火材料

4.1 窑头罩、下料室、下料簸箕用耐火材料

窑头罩及下料室四周的墙体大都采用了普通黏土质耐火浇注料，结合剂为高铝水泥；下料室的底部长期承受高温熟料的冲击磨损，采用高强抗磨损浇注料；下料簸箕的上表面采用强度较高的刚玉砖或刚玉质浇注料预制块，对形状较复杂的边、角部位采用高强抗磨浇注料填补。

4.2 铁砖及窑口双筒体用耐火材料

3.3造成各项调查数据偏低的原因:1)农民居住分散、大多地处偏僻、交通不便、经济收入低的地区,难以接触到无偿献血的宣传,因此对无偿献血没有正确认识。有部分农民对献血存在错误认识,甚至恐惧心理,认为献血会影响身体健康,传染疾病。2)因为农民文化程度普遍较低 ,大多只有小学文化程度,对血液生理知识、献血意义的理解有一定的难度 。3)受传统思想的束缚 ,农民普遍担心献血会损害自己的身体健康和影响生产劳动。

回转窑的砌筑方法有很多种，包括支撑法、胶结法、模板法等，这里主要分析支撑法和模板法对内衬耐火材料使用寿命的影响。

4.3 冷却带用耐火材料

氧化铝熟料窑的冷却带指距离窑口1.2m～5.7m之间。内衬更换周期和烧成带一致，因此该带内衬用耐火材料一般不采用高档产品，只要其使用寿命能和烧成带一致即可满足要求。根据使用经验，确定该带内衬以普通黏土砖或低气孔率黏土砖为主。

4.4 烧成带用耐火材料

烧成带指距离窑头5.7m～11.2m之间。目前，国内氧化铝熟料窑烧成带采用的耐火材料品种较多，常用的品种包括黏土砖、高铝水泥结合的高铝砖、高铝抗剥落砖等。由于各企业之间氧化铝熟料窑的操作条件各不相同，所以不能轻率地说某一种砖最适合烧成带使用。前面说过，烧成带内衬的使用寿命很大程度上取决于“窑皮”的完好程度，因此不管选用哪一种砖，都必须结合本企业氧化铝熟料窑的工况条件，使之容易附挂牢固的“窑皮”。根据经验，不烧砖往往比烧成砖更容易附挂“窑皮”，但烧成砖附挂的“窑皮”又比不烧砖更为牢固。

4.5 预热分解带内衬用耐火材料

4.5.1 距离窑头11.2m～17.2m段内衬

（7）严格养护：在混凝土终凝后及时对混凝土进行针对性的保温、保湿养护。在冬季，应采用塑料和棉毡覆盖保温，减少混凝土产生裂缝。对混凝土内细小裂缝的愈合起到了保证作用。

该段内衬的更换周期和烧成带同步。一般不采用高档耐火材料。一般采用低气孔率黏土砖。为了提高荷重软化温度以避免“附窑皮”的附挂，适当提高其氧化铝含量。

4.5.2 距离窑头17.2m～28.2m段内衬

物料在该区域会出现很少量的液相，以粉状为主。对内衬磨损相对较弱。该区域内衬使用寿命较长。由于液相的出现，会出现附挂“附窑皮”的现象，因此该区域采用荷重软化温度较高抗剥落性能较好的耐火材料。近年来，不烧结高铝复合砖的应用取得了良好的效果，其工作层较高的氧化铝含量使得“附窑皮”不易附挂；良好的高温抗剥落性能使得内衬的使用寿命较烧结复合砖略有提高。

4.5.3 距离窑头28.2m～70m段内衬

物料在该区域内不出现液相。物料为粉状，气流温度相对较低。采用黏土质不烧结复合砖较为合适。

某企业曾在该区域试用高强轻质砖，窑体温度得到了明显降低，但由于强度较低，内衬使用寿命受到影响。其优秀的保温性能给人们留下了深刻的印象。相信随技术的不断进步，高强轻质砖一定能取得成功。

4.5.4 距离窑头70m～85m段内衬

该段属于扬料板区域。该段内衬采用高强轻质砖和普通黏土质浇注料。其中浇注料用于焊接扬料板的部位。也有的氧化铝熟料窑该段全部采用浇注料内衬，但由于检修施工困难，且费用较高，正逐步被高强轻质砖取代。

4.5.5 氧化铝熟料窑内衬耐火材料小结

综上所述，熟料窑窑尾耐火材料需要具有较好的保温性能，减少窑尾散热，提高预热分解带产能，以复合砖和半轻质砖为发展方向；为了强化窑内换热，将在分解带大面积推广应用扬料砖，扬料砖的推广应用将会大幅度提高预热分解带产能，为确保熟料质量及提高窑台时产能意义重大；烧成带采用大颗粒骨料抗剥落高铝砖，较好的体积稳定性能确保使用寿命。

例如，课堂上教师讲《克和千克》时，首先突出学生主体，引导学生认识质量单位，可以先提出问题：“同学们，谁能告诉我你的体重是多少啊？”有的学生回答“28”，有的学生回答“60”。教师问：“为什么你们身高体型差不多，报的数量却差这么多呢？”学生开始思考。教师就势引导学生认识克、千克、斤和公斤等质量单位。整节课学生都能够保持高涨的兴趣。教师布置课下思考时，可以让学生回家找找哪些容器上标有质量单位，都是什么，记录下来。增加学生的探究热情，同时这种观察作业可以提升学生的兴趣，减轻学生完成作业的抵触情绪。

4.6 单筒冷却机内衬用耐火材料

单筒冷却机内衬一般采用普通黏土砖，使用寿命在10个月以上；某企业采用磷酸盐结合的高铝砖，使用寿命达18个月以上，但筒体散热较为严重。

单筒冷却机内衬中采用耐热钢加强的浇注料砌块扬料砖，可以强化高温熟料与二次风之间的热交换，提高二次风温度，降低烧成煤耗。

根据冷却机内衬工作条件，其内衬耐火砖采用强度较高耐火砖将有利于内衬使用寿命提高，同时在冷却机内衬采用扬料砖有利于增强熟料与二次风热交换，有利于熟料显热热回收，对降低煤耗意义重大。

5 结论与展望

氧化铝熟料窑及单筒冷却机内衬用耐火材料随着烧结法氧化铝生产技术的进步而不断发展。不烧结复合砖及扬料砖的试用成功将打开不烧结制品在该行业应用的新局面。就内衬损坏的机理分析，在循环往复的机械应力和热应力的作用下，耐火材料以剥落损坏为主。不断提高耐火材料的抗剥落性能是提高内衬使用寿命的有效途径。随着复合砖技术的不断成熟，扬料砖、绝热复合砖等耐火制品质量越来越稳定，随着这一类耐火制品的推广应用，可以大幅度改善窑系统热工制度，提高台时产能降低吨熟料煤耗。

[1]高岱．铝酸盐熟料烧成技术．氧化铝生产．湖南长沙：中南工业大学出版社，1993．

[2]陈友德．水泥预分解窑用碱性耐火材料的技术发展．耐火材料，2003，（3）：164—168．