剛玉莫來石澆注料

在冶金爐窯中，燒結(jié)機的點火保溫爐結(jié)構(gòu)相對較簡單，但燒結(jié)機點火保溫爐作為燒結(jié)工藝的重要組成部分，對燒結(jié)礦質(zhì)量及能耗起到至關重要的作用。

點火保溫爐的主要目的是為了燒嘴噴出的火焰集中，提高爐內(nèi)熱強度，提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量，并降低燒結(jié)工序能耗。為了改進點火工作，往往采用增加點火器長度、增設保溫段的方法，使點火時間延長，也使點火更趨于均勻，并具有保溫作用。燒結(jié)料表層溫度水平提高，受高溫作業(yè)時間延長，可獲得充足的熱量，有利于表層粉料固結(jié)，提高表層燒結(jié)礦強度和成品率。而上述方法目前存在的問題是：點火保溫爐耐火材料受氣流沖刷嚴重，使用壽命較短，拆除更換施工時間長，尤其是烘爐時間長。

為縮短停產(chǎn)時間，有研究人員結(jié)合生產(chǎn)施工的實際情況，采用新型材料———溶膠結(jié)合剛玉莫來石澆注料取代傳統(tǒng)的莫來石澆注料。其早期強度高，養(yǎng)護脫模時間短，只須簡單烘烤就可恢復生產(chǎn)，大大縮短了施工工期，經(jīng)濟效果顯著。

工程概況

目前某廠燒結(jié)機燒結(jié)面積為435m2，其點火保溫爐以焦爐煤氣為燃料，燒嘴采用雙斜式（其高溫火焰帶寬度合適，溫度均勻，高溫點火時間與臺車運行速度良好配合，火焰短，燃燒完全，點火效率高，能耗低），燒結(jié)機工藝條件為：燒結(jié)機料層厚度700mm；燒結(jié)機臺時產(chǎn)量562.5t；煤氣種類為焦爐煤氣，煤氣熱值Q≥16.28MJ/m3；燒嘴前煤氣壓力≥2000Pa；燒嘴前助燃空氣壓力≥3000Pa；點火溫度為1150℃±50℃；點火時間為1分鐘～1.5分鐘。

由于點火保溫爐設計壽命為5年，點火保溫爐使用5年后，點火段爐頂磨損較嚴重，須決定是否進行拆除更換。鑒于保溫段較完好，后來決定在本次大修中保留。研究人員根據(jù)以往經(jīng)驗，采用傳統(tǒng)的施工方法，采用普通莫來石耐火澆注料與保溫制品通過耐熱錨固件吊掛耐火磚而組成整體的復合耐火內(nèi)襯。普通莫來石澆注料早期強度較慢，脫模時間長，且烘爐時間長，由于工藝要求爐墻、爐頂分段施工，施工總工期無法滿足生產(chǎn)需求，為了實現(xiàn)大程度上減少停產(chǎn)時間，決定采用新型材料———溶膠結(jié)合剛玉莫來石快干澆注料。溶膠剛玉莫來石快干澆注料早期強度較大，脫模時間短，加上采用專門溶膠結(jié)合，結(jié)晶水較少，因而烘爐時間大大縮短。

耐材對比

該廠點火爐爐型設計尺寸5.32m×5.146m，其中爐墻、爐頂工作襯厚度為450mm～310mm。

通常點火保溫爐采用莫來石澆注料與保溫制品通過耐熱錨固件吊掛耐火磚而組成整體的復合耐火內(nèi)襯，其價格低廉、高溫性能好，且容易燒結(jié)、強度高、不易開裂、耐侵蝕、抗耐磨。但其與水攪拌振搗后，須經(jīng)過24小時才具備拆模條件，待其自然養(yǎng)護48小時后，才能進行烘爐，烘爐時間至少為72小時，確保水分排出，不至于發(fā)生爆裂現(xiàn)象。僅從攪拌制作澆注到拆模養(yǎng)護再到烘爐，至少需要6天，還不包括拆除原有爐體、搭設腳手架制模、爐墻和爐頂分開澆筑施工、拆模等工序，其總工期至少為15天。

溶劑溶膠結(jié)合剛玉莫來石澆注料的優(yōu)點如下：溶膠結(jié)合剛玉莫來石澆注料以硅溶膠與Al2O3發(fā)生化學反應，同時覆蓋在固體表面，促使材料黏結(jié)、固化，因而其結(jié)合強度高，低溫可產(chǎn)生較高強度，可短時間脫模；硅溶膠在水中發(fā)生電離作用產(chǎn)生相同的負電荷，相互排斥，因而材料施工流動性好；荷重0.2MPa的變形量為0.6%時的荷重軟化溫度≥1550℃，軟化溫度高，高溫強度較高；由于此材料采用溶膠結(jié)合，材料含水率占材料總量的10%左右，在低溫烘烤過程中，水分可基本蒸發(fā)掉，熱震穩(wěn)定性實驗1100℃水冷次數(shù)≥34次；施工過程中在澆注料中增加鋼纖維，可進一步增強其熱震穩(wěn)定性，重燒線變化率1450℃×2h≤±0.3%，說明材料在烘爐升溫過程中，線變化率波動不大，材料產(chǎn)生的內(nèi)應力很��；對材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷很小，高溫段莫來石成針狀及柱狀的結(jié)晶交織成網(wǎng)狀，減少了滑移，增強了材料的韌性，極大地增強了熱震穩(wěn)定性。雖然溶膠結(jié)合剛玉莫來石澆注料前期投入成本較高，但其可節(jié)約工期8天，產(chǎn)生360萬元的經(jīng)濟效益相當可觀。

材料選取

經(jīng)專家組多次討論研究，為保生產(chǎn)減少停產(chǎn)時間，并保證爐頂及爐墻的整體性、耐磨、耐久性，決定采用新型材料——溶膠剛玉莫來石快干澆注料取代原有的莫來石澆注料。

施工過程主要工序為先進行爐頂鋼結(jié)構(gòu)拆除，再進行爐頂澆注料拆除、出渣；利用臺車搭設爐頂施工腳手架平臺，再安排爐墻耐材拆除；焊接爐墻錨固釘；爐墻制模澆注溶膠結(jié)合剛玉―莫來石澆注料，養(yǎng)護拆模，爐頂錨固磚安裝，爐頂制模并預留測溫孔，爐頂澆注溶膠結(jié)合剛玉莫來石澆注料，養(yǎng)護拆模，再進行烘爐，通過合理優(yōu)化方案，一共用時7天完工。從本次施工過程中，澆注料流動性較好，施工便捷，常溫下12小時的強度即可達到20MPa左右，達到拆模條件。通過24小時的簡單烘爐，即可投入正常生產(chǎn)。上述優(yōu)點在實際中得到充分反映，烘爐過程中，沒有出現(xiàn)爐體開裂等現(xiàn)象，沒有出現(xiàn)爐膛、爐頂溫度過高現(xiàn)象，保溫隔熱效果明顯，煤氣消耗量較改造前沒有明顯變化，各項指標良好。

由于點火爐達到使用壽命，須進行拆除更換。為滿足生產(chǎn)需求，縮短停產(chǎn)時間，施工人員大膽采用新型材料溶膠結(jié)合剛玉莫來石澆注料。溶膠結(jié)合剛玉莫來石澆注料早期強度高，可減少脫模時間；其重燒線變化率小，抗折強度較高，減少烘爐時間，并合理調(diào)整施工方案及工序，節(jié)約工期8天，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。投產(chǎn)使用一年多，各項生產(chǎn)指標良好，滿足生產(chǎn)需求。