第一篇：燒結(jié)剛玉特性及技術(shù)改進方向分析

燒結(jié)剛玉特性及技術(shù)改進方向分析

隨著鋼鐵冶煉對耐火材料的適應性要求提高，以及鋼鐵企業(yè)耐火材料噸鋼計價采購模式的普及和節(jié)約化社會發(fā)展的要求，耐火材料企業(yè)對高檔原料的需求日趨增加。剛玉類原料作為氧化鋁基高檔耐火材料的主要原料，使用優(yōu)勢越來越多，使用范圍也越來越廣泛，而剛玉質(zhì)耐火材料的推進也是由于各種剛玉質(zhì)耐火原料的不斷發(fā)展和改進。最近10年，我國剛玉耐火原料行業(yè)發(fā)展迅速，無論是在技術(shù)還是在產(chǎn)量上都得到了突飛猛進的提高，尤其以燒結(jié)剛玉最為明顯。

雖然燒結(jié)剛玉在使用中體現(xiàn)出較大的優(yōu)點，但是，目前國內(nèi)的燒結(jié)剛玉品質(zhì)單一，大部分都是普通的燒結(jié)板狀剛玉，體積密度一般也是在3.50克~3.60克/立方厘米之間，并沒有根據(jù)不同的使用環(huán)境和要求來區(qū)分不同的燒結(jié)剛玉品種。因此，多元化將是燒結(jié)剛玉產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的一條有效途徑。

燒結(jié)剛玉與電熔剛玉的比較

目前，市場上存在的剛玉原料主要分為燒結(jié)剛玉與電熔剛玉兩大品種：電熔剛玉在國內(nèi)發(fā)展較早，生產(chǎn)技術(shù)比較成熟；而燒結(jié)剛玉起步較晚，僅在最近10年發(fā)展加快。然而這兩種剛玉原料無論是從生產(chǎn)工藝上還是性能指標上都存在較大的差異，因此分辨出兩者之間的不同有利于更好地利用不同剛玉的特點。

生產(chǎn)工藝不同。由于電熔剛玉可以分為電熔白剛玉和電熔棕剛玉，本文主要是闡述電熔白剛玉。電熔白剛玉和燒結(jié)剛玉都是以工業(yè)氧化鋁為主要原料，分別以電熔法和高溫燒結(jié)法制備出來的剛玉產(chǎn)品，因此其生產(chǎn)工藝和原理是完全不一致的。

從電熔白剛玉的基本生產(chǎn)工藝流程可以發(fā)現(xiàn)，工業(yè)氧化鋁在電弧爐中熔融后冷卻再結(jié)晶而成的白色熔塊的過程，其電熔溫度高達2000℃以上。電熔白剛玉的冶煉不存在還原過程，電熔處理雖有一定凈化提純作用，但還不能將其完全排除。其中Na2O與Al2O3在熔融狀態(tài)中生成β-Al2O3（Na2O·11 Al2O3），生成量隨著Na2O含量的增加而增大。β-Al2O3的熔點低、密度小，因此熔塊冷卻結(jié)晶時，偏析于熔塊的上中部，雖然通過碎選可以剔除，但仍會有少量留在剛玉熔體中，嚴重影響白剛玉熔塊的耐火性能。因此，為了減少Na2O的含量和危害，在冶煉的過程中會加入少量的氟化鋁，可以促進Na2O的高溫揮發(fā)，但是，同時也會產(chǎn)生少量有害的氟化物氣體，對空氣和人體產(chǎn)生危害。

就目前燒結(jié)剛玉普遍使用的生產(chǎn)工藝流程來看，其工藝較電熔白剛玉復雜，但其原理不一樣。燒結(jié)剛玉是利用氧化鋁在豎窯中高溫快速燒結(jié)快速冷卻的過程來制備出來的，其燒結(jié)溫度達到了1900℃左右。燒結(jié)剛玉是在豎窯中連續(xù)性生產(chǎn)，不但產(chǎn)量高，同時，也可以滿足產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和均一性。另外，燒結(jié)剛玉在生產(chǎn)中不加任何外加劑，所以，高溫下也不會對環(huán)境產(chǎn)生任何影響，是一種綠色工業(yè)產(chǎn)品。

性能指標有差異。從電熔白剛玉與燒結(jié)板狀剛玉的物理指標可以看出，電熔白剛玉的體積密 度要高于燒結(jié)板狀剛玉的，但是燒結(jié)板狀剛玉的顯氣孔率和吸水率都低于電熔白剛玉的。

從電熔白剛玉與燒結(jié)板狀剛玉的顯微結(jié)構(gòu)中可以看出，電熔白剛玉的晶體較大，達到了200μm以上，而燒結(jié)板狀剛玉的晶體大小一般分布在60μm~120μm之間。晶體結(jié)構(gòu)大必然導致晶體之間的結(jié)合不緊密，使得晶界之間的氣孔較多較大，這也是電熔白剛玉體積密度高而氣孔率也高的原因。燒結(jié)板狀剛玉晶體較小，晶體之間的結(jié)合較為緊密，所以顯氣孔率低，同時燒結(jié)板狀剛玉晶體內(nèi)部分布有大量的微小閉氣孔，其閉氣孔的大小分布在1μm~5μm之間，為其提供了較好的抗熱震性。

生產(chǎn)過程中耗能不同。根據(jù)在報的《剛玉單位產(chǎn)品能耗限額》國家標準編制說明，現(xiàn)有電熔白剛玉產(chǎn)品（熔煉部分）的電耗限額定值1640kWh/t，燒結(jié)剛玉(整個生產(chǎn)過程)的能耗限額定值202kgce/t，按照電力折標準煤系數(shù)0.1229 kgcekWh/t計算，電熔白剛玉冶煉部分耗能與燒結(jié)板狀剛玉整個生產(chǎn)過程相當。而新建和改擴建能耗限值，電熔白剛玉比燒結(jié)板狀剛玉高出27kgce/t，能耗限額先進值電熔白剛玉比燒結(jié)板狀剛玉的高56kgce/t。隨著燒結(jié)板狀剛玉的窯爐大型化，能耗變小趨勢越來越明顯，而且生產(chǎn)過程中使用清潔能源，環(huán)境負荷小。正是由于燒結(jié)板狀剛玉生產(chǎn)過程環(huán)保，深入研究各種不同品種的燒結(jié)剛玉具有較大的意義。

國內(nèi)燒結(jié)剛玉的發(fā)展

燒結(jié)剛玉產(chǎn)量的大幅度提高。最早燒結(jié)板狀剛玉是1934年由Thomas S.Curtis 在其發(fā)明的豎窯中燒結(jié)得到的，1935年經(jīng)中間試驗后便商業(yè)化生產(chǎn)，用作耐火材料和陶瓷行業(yè)窯爐的內(nèi)襯材料。20世紀50年代，它才作為大宗耐火材料骨料應用于耐火行業(yè)。這期間，美國鋁業(yè)公司開發(fā)了一系列以低Na2O工業(yè)氧化鋁為原料的板狀剛玉產(chǎn)品。

我國接觸燒結(jié)板狀剛玉比較晚，在20世紀90年代就嘗試過多次，但均以失敗告終。漢中秦元新材料有限公司在1999年廣泛考察研究的基礎上，以洛陽耐火材料研究院和陜西冶金設計院為主，聯(lián)合濟南市平陰魯耐新型材料廠的技術(shù)人員，最終于2001年修建了1條年產(chǎn)4000噸的燒結(jié)板狀剛玉生產(chǎn)線，于2002年9月生產(chǎn)出了滿足用戶使用要求的產(chǎn)品，揭開了燒結(jié)板狀剛玉國產(chǎn)化大規(guī)模生產(chǎn)的序幕。2000年以后，國內(nèi)燒結(jié)板狀剛玉得到了快速發(fā)展，2003年10月，淄博泰貝利爾鋁鎂有限公司燒結(jié)板狀剛玉生產(chǎn)線投產(chǎn)。2005年，江蘇揚州晶輝耐火材料有限公司開始建設燒結(jié)板狀剛玉豎窯生產(chǎn)線；浙江自立股份有限公司在2009年~2015年的3年間，共投資建設了5條燒結(jié)板狀剛玉生產(chǎn)線，目前公司燒結(jié)板狀剛玉產(chǎn)能每年達到9萬噸。

2015年至今，按照以窯爐為生產(chǎn)線的標準計算，不完全統(tǒng)計，全球有41條生產(chǎn)線，產(chǎn)能86.3萬噸。其中，中國生產(chǎn)線有21條，產(chǎn)能為33.8萬噸，占全球產(chǎn)能的39%。由于產(chǎn)能過剩，國內(nèi)多條生產(chǎn)線已經(jīng)處于停產(chǎn)狀態(tài)。

國內(nèi)燒結(jié)剛玉生產(chǎn)技術(shù)的提高。國內(nèi)燒結(jié)板狀剛玉能得到快速發(fā)展，與其生產(chǎn)工藝技術(shù)的提高密不可分。燒結(jié)板狀剛玉的研究前期需要對產(chǎn)品性能和生產(chǎn)工藝進行分析解剖，所以剛開始的技術(shù)是模仿國外技術(shù)，但是后來發(fā)現(xiàn)，我國國內(nèi)生產(chǎn)燒結(jié)剛玉采用的原料與國外不一樣，國內(nèi)大部分采用的是工業(yè)氧化鋁，而國外采用的是煅燒氧化鋁作為原料，這也導致其生產(chǎn)工 藝出現(xiàn)差異，因此不能完完全全模仿國外生產(chǎn)工藝技術(shù)，需要根據(jù)自身的特點開發(fā)相應的工藝技術(shù)，提高產(chǎn)品的性能指標。主要工藝改進如下：

球磨技術(shù)的改進。燒結(jié)板狀剛玉所用的原料在成球之前需要球磨成細粉，而目前大部分廠家只是控制球磨機出粉粒度為325目通過率，并沒有從細粉粒度上去研究。然而原料粒度是影響燒結(jié)效果的一個重要因素，粒度的減小，增大原料的比表面積，增加燒結(jié)活性，促進燒結(jié)效果，降低燒結(jié)需要的溫度，從而可以降低天然氣用量。

原料粉的粒度主要是通過球磨機控制來實現(xiàn)的。球磨機中的研磨球分為兩種瓷球和鋼球，采用鋼質(zhì)磨球的生產(chǎn)效率要比瓷球效率高20%~30%，節(jié)約電力消耗10%~15%。在同樣的條件下，鋼質(zhì)磨球生產(chǎn)出的細粉粒度要比瓷球生產(chǎn)出的粒徑小5%左右，這樣可以大幅度提高原料的燒結(jié)活性，降低燒成時需要的熱能能耗。另外，球磨機中的研磨球配比也會影響其生產(chǎn)效率和細粉粒度，很多廠家經(jīng)過多次嘗試已調(diào)試出合適的磨球配比。

成球方式的改進。燒結(jié)板狀剛玉的燒成過程是一個固相燒結(jié)，通過物質(zhì)遷移使粉末體產(chǎn)生強度并導致致密化和再結(jié)晶的過程。因此燒結(jié)板狀剛玉半成品球的致密度是影響制品燒結(jié)效果的一個重要因素，半成品致密度的提高是改變粉料顆粒之間的接觸狀態(tài)，縮短顆粒之間的距離，增大接觸面積，提高固相之間傳遞能量的速度和效率，從而提高燒結(jié)效果。為了達到較為致密的半成品球，浙江自立氧化鋁材料科技有限公司對成球系統(tǒng)進行改進，使半成品球的體積密度可以達到2.0克/立方米以上，而傳統(tǒng)式的成球機半成品體積密度只在1.80克/立方厘米左右，半成品致密度的提高可以提高高溫的燒結(jié)效果，適當降低高溫下燒結(jié)需要的能耗。

干燥系統(tǒng)的改進。由于半成品球在成型的過程中加入大量的水分結(jié)合，其含水率達到18%~23%，因此在進入豎窯之前必須進行干燥處理，要求進窯前半成品球的含水率低于5%，否則在窯爐中會出現(xiàn)大量炸球碎料狀況，進而影響到整個窯爐的氣氛分布，降低天然氣的燃燒效率，影響燒結(jié)效果，增加天然氣消耗量。原來很多廠家多此處重視程度不夠，影響到整個生產(chǎn)體系。目前，大部分廠家已經(jīng)對干燥系統(tǒng)進行大力改進，提高了整個干燥效果。

提高燃燒系統(tǒng)效率。豎窯燃燒系統(tǒng)是生產(chǎn)板狀剛玉最重要環(huán)節(jié)，采用工業(yè)氧化鋁生產(chǎn)燒結(jié)板狀剛玉的煅燒溫度要高于采用煅燒氧化鋁的煅燒溫度，國內(nèi)采用工業(yè)氧化鋁的煅燒溫度一般在1900℃~1950℃，而這么高的燒結(jié)溫度是通過天然氣燃燒實現(xiàn)的。因此，提高天然氣的燃燒效率是影響整個燒結(jié)工藝和節(jié)約能源的一個重要方式。

天然氣的燃燒是一個化學放熱過程，其燃燒的充分性由天然氣和助燃風之間的比例及其之間混合的均勻度來決定的。若助燃風不夠可能導致天然氣燃燒不充分，若助燃風比例過高又會帶走一部分熱量造成能源浪費。目前，國內(nèi)大部分廠家是在分別向豎窯中通入天然氣和助燃風，在燒嘴處混合后燃燒，這樣可能會導致不容易控制天然氣和助燃風之間的比例，不能保證天然氣和助燃風混合均勻，這樣也難以確保天然氣得到充分燃燒。而國外公司則在是在進入窯爐之前，在一個特定的容器中進行天然氣和助燃風之間的混合，這樣可以保證天然氣和助燃風混合的比例及均勻性。因此，為了提高燃燒系統(tǒng)的效率，降低天然氣的消耗量，首先就要改進燃燒系統(tǒng)，包括燒嘴、氣體混合裝置等，確保天然氣的燃燒能夠充分、集中。

因此，國內(nèi)生產(chǎn)燒結(jié)板狀剛玉廠家在不斷自我摸索和總結(jié)的基礎上，不斷結(jié)合自身特點不斷創(chuàng)新改進和提高，走出了具有中國特色、自有知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)路線。相信未來國內(nèi)燒結(jié)板狀 剛玉的質(zhì)量會越來越好，越來越穩(wěn)定。

第二篇：燒結(jié)剛玉的多元化發(fā)展

燒結(jié)剛玉的多元化發(fā)展

剛玉類原料作為氧化鋁基高檔耐火材料的主要原料，其使用優(yōu)勢越來越多，使用范圍也越來越廣泛，而剛玉質(zhì)耐火材料也是隨著剛玉質(zhì)耐火原料的不斷發(fā)展而發(fā)展的。

雖然燒結(jié)剛玉在使用中體現(xiàn)出較多的優(yōu)點，但是目前國內(nèi)的燒結(jié)剛玉品質(zhì)單一，大部分都是普通的燒結(jié)板狀剛玉，并沒有根據(jù)不同的使用環(huán)境和要求來區(qū)分不同的燒結(jié)剛玉品種。因此，研究人員探索了不同種類燒結(jié)剛玉的特殊性能和使用特性，為燒結(jié)剛玉未來多元化發(fā)展提供一種可能。

目前，市場上的燒結(jié)剛玉一般指的是燒結(jié)板狀剛玉，而電熔剛玉的種類有多種電熔剛玉，如電熔白剛玉、電熔致密剛玉、電熔鋯剛玉、電熔鉻剛玉等。相對于電熔剛玉的多品種，目前，燒結(jié)剛玉的多品種化推進工作比較滯后，沒有把燒結(jié)剛玉的用途完全挖掘出來，所以要相應開發(fā)多品種燒結(jié)剛玉，推進耐火材料制品顧客化發(fā)展趨勢。

輕質(zhì)燒結(jié)剛玉

輕質(zhì)燒結(jié)剛玉是以工業(yè)氧化鋁為主要原料，結(jié)合有機發(fā)泡技術(shù)制備的，是具有核殼結(jié)構(gòu)的多孔輕質(zhì)燒結(jié)剛玉。這種輕質(zhì)燒結(jié)剛玉具有孔徑分布均勻且多為封閉氣孔、體積密度可以通過泡沫加入量來控制的特點，應用在鋼包澆注料中，可在保持其力學性能和抗渣性的前提下降低熱導率并且改善抗熱震性，同時還為優(yōu)化鋼包工作襯耐火材料的輕量化提供了理論依據(jù)。

典型輕質(zhì)燒結(jié)剛玉的常溫物理性能如下：體積密度3.18g/cm3，真密度4.08g/cm3，顯氣孔率15.5%，閉氣孔率6.6%。從其常溫物理性能指標可以看出，采用發(fā)泡法制備出的輕質(zhì)燒結(jié)剛玉大幅降低了剛玉體積密度。從其顯微結(jié)構(gòu)可以看出，該輕質(zhì)燒結(jié)剛玉為核殼結(jié)構(gòu)的多孔剛玉，其內(nèi)層核結(jié)構(gòu)中氣孔分布較多且均勻，為減少導熱起到較好作用；其外層為殼結(jié)構(gòu)，較為致密，為輕質(zhì)燒結(jié)剛玉起到提高機械強度的作用。

研究人員將采用此方法制備出的燒結(jié)輕質(zhì)剛玉應用在剛玉-尖晶石澆注料中，并與采用燒結(jié)板狀剛玉的剛玉-尖晶石澆注料進行了性能對比。

對采用不同種類燒結(jié)剛玉的剛玉-尖晶石澆注料的常溫力學性能、采用不同種類燒結(jié)剛玉的剛玉-尖晶石澆注料抗渣性試驗后的坩堝剖面照片以及采用不同種類燒結(jié)剛玉的剛玉-尖晶石澆注料在不同測試溫度下的熱導率等進行分析比較，可以看出，采用輕質(zhì)燒結(jié)剛玉代替燒結(jié)板狀剛玉在剛玉-尖晶石質(zhì)澆注料中使用，在強度和抗侵蝕性方面沒有較大變化的同時，還大幅度降低了材料的熱導率，對改善材料的隔熱保溫性能起到較好作用。這種燒結(jié)輕質(zhì)剛玉主要是依照發(fā)泡造孔的原理來降低燒結(jié)剛玉的體積密度而制得的具有核殼結(jié)構(gòu)的多孔剛玉，因此，通過此原理可以根據(jù)不同的發(fā)泡劑加入量來開發(fā)出多種體積密度的系列輕質(zhì)剛玉，其體積密度可以為0.5g/cm33.3g/cm3。不同體積密度的燒結(jié)剛玉，根據(jù)不同的使用環(huán)境分別得到充分的利用。

微孔燒結(jié)剛玉

微孔燒結(jié)剛玉是一種高純耐火骨料，與普通燒結(jié)板狀剛玉相比，其體積密度相對較低；從顯微結(jié)構(gòu)方面來看，微孔燒結(jié)剛玉的晶內(nèi)及晶間的微米級氣孔的數(shù)量更多；而在化學組成上，與燒結(jié)板狀剛玉并無差異。微孔燒結(jié)剛玉的制備工藝也與燒結(jié)板狀剛玉的一樣，采用工業(yè)氧化鋁和氫氧化鋁及特定的有機外加劑為主原料，在高溫下快速燒結(jié)，通過氫氧化鋁的原位分解形成大量晶內(nèi)和晶界間的微小封閉氣孔，從而實現(xiàn)微孔輕量化。

微孔燒結(jié)剛玉具有密度小、強度高、熱導率低等特點，可以直接接觸鋼水，抵抗鋼渣和鋼水的侵蝕和滲透，在某些部位可以直接代替燒結(jié)板狀剛玉使用，降低熱能散失。由其顯微結(jié)構(gòu)照片可知，微孔燒結(jié)剛玉晶粒內(nèi)部分布有較多的細小氣孔，氣孔尺寸大小在1μm~8μm之間，同時氣孔分布均勻，為晶體內(nèi)部的閉氣孔。另外，微孔燒結(jié)剛玉的晶粒大小和結(jié)構(gòu)也與燒結(jié)板狀剛玉一致，這樣也保證了燒結(jié)微孔剛玉作為工作層材料使用的基本性能。

分析燒結(jié)板狀剛玉和微孔燒結(jié)剛玉分別作為骨料時對鋁鎂澆注料物理性能的影響可以發(fā)現(xiàn)：以微孔燒結(jié)剛玉為骨料可以使鋁鎂澆注料的體積密度降低約4.5%，高溫燒后的線變化率更低，300℃和600℃下的熱導率分別降低約0.200W/mK；而澆注料的強度并沒有出現(xiàn)下降的趨勢，不同溫度處理后的強度處于相同水平。另外，從抗渣試驗結(jié)果來看，采用微孔燒結(jié)剛玉的澆注料的抗渣侵蝕性能,與采用燒結(jié)板狀剛玉的鋁鎂澆注料相當，但抗?jié)B透性能略差一點。

根據(jù)上述試驗結(jié)果可知，燒結(jié)微孔剛玉可以廣泛應用于冶金耐火材料（如鋼包澆注料、中間包澆注料、加熱爐）行業(yè)，也應用于石化行業(yè)、電子絕緣行業(yè)、熱工窯爐行業(yè)。它可以代替燒結(jié)板狀剛玉或電熔剛玉原料使用，大幅度降低高溫熱爐設備外表面溫度。

致密燒結(jié)剛玉

致密燒結(jié)剛玉是在普通燒結(jié)板狀剛玉的基礎上研發(fā)出來的一種新型高密度燒結(jié)剛玉。浙江自立氧化鋁材料科技有限公司已成功批量生產(chǎn)出來了這種燒結(jié)致密剛玉，并已投入使用。

與普通燒結(jié)板狀剛玉不同的是，致密燒結(jié)剛玉的體積密度達到3.65g/cm3以上，同時顯氣孔率低于3.0%，吸水率低于1%。這個指標與原來的標準值相比有了很大的提升，可以很好改善耐火制品的性能，有效地延長耐火材料的使用壽命，而這在國內(nèi)普遍實施噸鋼承包制的大環(huán)境下顯得意義重大，更長的壽命意味著更大的經(jīng)濟效益。同時更低的噸鋼耐材消耗意味著可以實現(xiàn)更節(jié)能、更環(huán)保的生產(chǎn)。對比其主要理化指標可以發(fā)現(xiàn)，致密燒結(jié)剛玉體積密度普遍比一般燒結(jié)板狀剛玉高0.2g/cm3左右，同時，顯氣孔率降低2%左右，另外，化學成分中沒有較大變化。因此致密燒結(jié)剛玉也具備一般燒結(jié)板狀剛玉所具有的高耐火度特點，同時，由于其高致密度和極低的氣孔率從而具備極好的耐磨性、抗沖刷性和抗侵蝕性。

分析致密燒結(jié)剛玉的顯微結(jié)構(gòu)可知，致密燒結(jié)剛玉晶體大小分布較為均勻，都分布在25μ m左右，晶體之間結(jié)合較為致密。這為其提高材料的抗渣性和抗侵蝕性很好的前提條件。

從燒結(jié)致密剛玉在剛玉質(zhì)低水泥澆注料中的應用結(jié)果可以看出，首先從加水量來看，燒結(jié)致密剛玉的配方中加水量可以減少0.2%，同樣也可以達到較好的流動值。而流動值隨著時間的衰減速率相差不大。制得的澆注料試樣，燒結(jié)致密剛玉的體積密度比板狀剛玉高0.1g/cm3左右，而顯氣孔率低1.2%左右。常溫、中溫和高溫抗折耐壓強度均為燒結(jié)致密剛玉高于燒結(jié)板狀剛玉，而在抗熱震性和高溫抗折上面表現(xiàn)相近。

致密燒結(jié)剛玉比一般燒結(jié)板狀剛玉具有更高的體積密度和更低的顯氣孔率，因此致密燒結(jié)剛玉具有更好的機械強度、耐磨性和抗沖刷性能，而更低的顯氣孔率使得材料的抗侵蝕性能得到好的提升。使用條件比較苛刻的耐火制品，如滑板、三大件、透氣磚、水口等功能材料，以及鋼包沖擊區(qū)澆注料、鐵溝澆注料、水泥回轉(zhuǎn)窯噴煤管澆注料等抗沖刷性要求高的耐火制品，使用致密燒結(jié)剛玉可以大幅度延長耐火制品的使用壽命并提高其安全系數(shù)。

特種燒結(jié)剛玉

特種燒結(jié)剛玉指的是在原料中加入少量的特種金屬氧化物成分，經(jīng)過豎窯高溫燒結(jié)而制得具有特殊用途的一種新型特種燒結(jié)剛玉。由于加入了少量的金屬氧化物改變了原料的燒結(jié)剛玉某些性能特征，其應用領域不同。

燒結(jié)鈦剛玉。燒結(jié)鈦剛玉是一種在工業(yè)氧化鋁中加入少量的TiO2粉工磨，成球后經(jīng)過豎窯高溫燒成制備出來的特種剛玉。在氧化鋁中加入少量的氧化鈦可以起到礦化促燒的作用，由于剛玉（α-Al2O3）與金紅石（TiO2）的晶格常數(shù)接近，高溫下TiO2可與Al2O3形成固溶體，增加晶格缺陷，活化晶格，大幅度提高了燒結(jié)活性，燒結(jié)溫度大概可以降低100℃左右。

加入了氧化鈦后的燒結(jié)鈦剛玉體積密度較普通燒結(jié)剛玉會略微提高，但其顯氣孔數(shù)量略微增多。這主要是因為Ti4+可加速擴散能力，使氣孔在燒結(jié)前期被排到表面，使得燒結(jié)鈦剛玉晶體之間結(jié)合更加緊密。因此，燒結(jié)鈦剛玉具有較大的機械強度，可以和β-剛玉一起用于玻璃窯的熔池中。另外，鈦剛玉還具備較好的抗彈性能，用于特殊陶瓷產(chǎn)品中，可以改善高溫條件下韌性。

燒結(jié)鋯剛玉。電熔鋯剛玉是以工業(yè)氧化鋁和鋯英石為主要原料，在電弧爐中經(jīng)高溫電熔而成，與生產(chǎn)電熔白剛玉工藝一致。所以，燒結(jié)鋯剛玉也是采用工業(yè)氧化鋁和鋯英石為原料，與燒結(jié)板狀剛玉工藝一致，成球后豎窯高溫快速燒結(jié)。這樣制備出的燒結(jié)鋯剛玉是α-Al2O3和ZrO2組成的共晶幾何體，顯氣孔率低，閉氣孔數(shù)量多，因此燒結(jié)鋯剛玉不但可以利用氧化鋯物相提高抗熱震性，還可以利用大量微小閉氣孔進一步提高抗熱震性。

與電熔鋯剛玉一樣，燒結(jié)鋯剛玉可以用于玻璃和鋼鐵行業(yè)中熱震性能較差的耐火制品。另外，鋯剛玉的耐磨性較好，可以用于高速重負荷的耐磨材料中。

燒結(jié)剛玉作為一種高檔耐火原料，由于其特有的性能優(yōu)點，已經(jīng)廣泛于各種冶金設備和高溫窯爐。大多數(shù)耐火制品中均有燒結(jié)剛玉作為主要原料加入，以提高使用性能。國內(nèi)通過這幾 年燒結(jié)剛玉技術(shù)的積累和發(fā)展，也已經(jīng)形成了自有知識產(chǎn)權(quán)的一套燒結(jié)剛玉的生產(chǎn)技術(shù)及品種體系。因此，在此基礎上探索開發(fā)不同種類的燒結(jié)剛玉，使得燒結(jié)剛玉向多元化發(fā)展，在不同的領域和環(huán)境下可以使用不同的燒結(jié)剛玉，以充分發(fā)揮各品種燒結(jié)剛玉的性能優(yōu)點，延長耐火材料的使用壽命，同時為耐火材料新產(chǎn)品的發(fā)展提供原料支持。

第三篇：影響燒結(jié)礦強度的因素分析及改進措施

燒結(jié)礦強度攻關組

燒結(jié)強度攻關分析

一、影響燒結(jié)礦強度的因素分析

1、燒結(jié)礦中FeO含量：過高直接還原增加，過低強度不好；碳高時容易還原生成FeO，形成強度很好但還原性很差的鐵橄欖石和鈣鐵橄欖石，因此生產(chǎn)時既要保證有一定的還原性，又要保證機械強度。

2、燒結(jié)礦化學成份：MgO、Al2O3的影響。

3、燒結(jié)混合料混勻程度：圓筒混合機中的三種運動狀態(tài)——翻動、滾動、滑動，其中滑動對混料是沒有效果的，需要控制；混合后碳粒的存在形式有三種——被礦粉包裹在中心形成的顆粒、與礦粉一起包裹在核表面形成的顆粒、單獨存在的顆粒，因此要防止

燒結(jié)礦強度攻關組

狀，具有一定的強度但發(fā)脆，此種物質(zhì)還原性很差。該物質(zhì)生成溫度高，需配碳也多，也起燒結(jié)燃燒帶變寬，阻力增大，影響燒結(jié)機臺時產(chǎn)量提高。同時由于生成溫度高，因而燃料消耗也多，據(jù)日本試驗和生產(chǎn)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計，燒結(jié)礦FeO 增減1%，影響固體燃料消耗增減2~5kg/t。對高爐的影響也是很大的，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)eO 波動1%，影響高爐焦比1~1.5%，影響產(chǎn)1~1.5%。因此在保證燒結(jié)礦強度的情況下，應盡量降低燒結(jié)礦FeO。現(xiàn)在我國重點廠燒結(jié)礦FeO在10%左右，有個別廠達到7%。

三、攻關措施

1）、提高熔劑和燃料質(zhì)量，對保供焦粉篩加強檢查，焦粉量進行控制，保證粒度，這是保證燒好燒透的基礎。2）、穩(wěn)定混合料固定碳，及時調(diào)整碳。

3）、控制返礦平衡，減小混合料水碳波動，建立制度，加強考核。

4）、提高配料準確性：進行配料計算培訓，加強配料指導；加強計量檢查，采用跑盤檢驗并記錄；加強礦和焦粉水份的檢測（根據(jù)天氣變化）。5）、穩(wěn)定燒結(jié)礦堿度在1.6~1.8間。

6）、在保證機械強度的基礎上，降低FeO含量，控制合理的FeO在8~12間。7）、分析研究燒結(jié)礦自然粉化的原因。8）、進一步加強打水制粒，改進燒結(jié)工藝。

第四篇：燒結(jié)磚廠的技術(shù)節(jié)能

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燒結(jié)磚廠的技術(shù)節(jié)能

添加日期：2013-2-23 14:12:46 瀏覽次數(shù)：0 作者：趙逸川 黎躍沙 趙周民

1.概述

建材工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要原材料工業(yè)，屬典型的資源依賴型工業(yè)。我國是目前全球最大的建材生產(chǎn)和消費國，建材工業(yè)的年能耗總量位居我國各工業(yè)部門的第三位。建材工業(yè)一方面大量消耗能源，同時又潛含著巨大的節(jié)能空間；在生產(chǎn)過程中既污染著環(huán)境，卻又是全國消納固體廢棄物總量最多、為保護環(huán)境做出了重要貢獻的產(chǎn)業(yè)。

我國磚瓦工業(yè)的產(chǎn)能約1萬億塊（折燒結(jié)普通磚），實際產(chǎn)量約8500億塊（折燒結(jié)普通磚）。如果按每kg成品耗熱1600kJ（含干燥及焙燒）計算，全行業(yè)年消耗熱量約8200萬噸標煤（產(chǎn)品孔洞率平均按30%計），考慮到約有三分之一的熱量來自煤矸石、粉煤灰等含能工業(yè)廢渣，每年耗熱折標煤仍達5700萬噸，約占全國煤耗的1.8%。磚瓦廠電耗貫穿于整個工藝過程，依破碎、陳化、成型、切碼運、運轉(zhuǎn)、熱工系統(tǒng)設備選型不同，每萬塊成品電耗在350~650度，每年磚瓦工業(yè)耗電約400億度。由于全國絕大多數(shù)地區(qū)已將工業(yè)廢渣作為焙燒的部分或全部燃料，因此，節(jié)煤的主要方向?qū)⑥D(zhuǎn)化為技術(shù)節(jié)能以及產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型節(jié)能。隨著燒結(jié)磚瓦工業(yè)技術(shù)水平和生產(chǎn)率的提高，國家產(chǎn)業(yè)政策的陸續(xù)出臺，節(jié)能執(zhí)法力度的加強，煤耗會有一個快速的下降，然后進入平臺期；而電耗會有一個持續(xù)的增長，只有更先進的工藝、更高效的設備、更節(jié)能的電氣才會有效地降低電耗。本文僅對燒結(jié)磚廠在技術(shù)節(jié)能的措施方面給出一些討論，希望引起業(yè)內(nèi)的重視。

2.用能標準和節(jié)能規(guī)范

我國政府歷來都非常重視能源的使用以及節(jié)能工作，頒布了一系列的能源政策以及節(jié)能的法律法規(guī)。涉及到燒結(jié)磚瓦工廠的能源使用的法律法規(guī)有： 1)、《中華人民共和國節(jié)約能源法》2007年10月28日修訂； 2)、《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進法》2002年6月29日通過； 3)、《評價企業(yè)合理用電技術(shù)導則》GB/T3485-1998； 4)、《評價企業(yè)合理用熱技術(shù)導則》GB/T3486-1993； 5)、《工業(yè)爐窯保溫技術(shù)通則》GB/T16618-1996； 6)、《設備及管道保溫保冷技術(shù)通則》GB/T11790-1996； 7)、《工業(yè)設備及管道絕熱工程設計規(guī)范》GB50264-1997； 8)、《設備及管道絕熱設計導則》GB/T8175-2008； 9)、《余熱利用設備設計管理規(guī)定》YB9071-1992； 10)、《節(jié)電措施經(jīng)濟效益計算與評價》GB/T13471-1992； 11)、《綜合能耗計算通則》GB/T 2589—2008； 12)、《燒結(jié)磚瓦工廠設計規(guī)范》GB50701—2011； 13)、《燒結(jié)磚瓦工廠節(jié)能設計規(guī)范》GB50528—2009； 14)、《燒結(jié)磚瓦單位產(chǎn)品能源消耗限額》GBxxxxx—20xx；

3.節(jié)能措施

3.1．工藝系統(tǒng)節(jié)能

3.1.1.原材料選擇

在建設燒結(jié)磚廠伊始，就應該對所用原材料進行較為詳細的礦物學成分鑒別，確定其燒結(jié)特性以及一系列的工藝特征（如加工處理、成型、干燥等）。對燒成溫度特別高的原材料，如含鋁量過高的煤矸石或頁巖原材料（一般情況下其三氧化二鋁含量不超過23%），最好搭配燒結(jié)溫度較低的黏土或其他原材料來進行調(diào)配，降低其燒成溫度。對采集的原材料進行適當?shù)鼗旌咸幚砘蝻L化、陳化，增加塑化劑和助熔劑提高其成型性能、改善其干燥和焙燒性能，也是節(jié)能的有效措施。

3.1.2.工藝系統(tǒng) 工藝系統(tǒng)節(jié)能主要體現(xiàn)在優(yōu)化工藝過程，即對不同的原料結(jié)合產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)量采取合理有效的工藝流程和設備選型。大型現(xiàn)代化磚瓦廠主要由以下系統(tǒng)組成：原料制備（破碎、篩分、均化、陳化）、成型（攪拌擠出機或圓盤篩式喂料機、擠出機）、編運系統(tǒng)（切條機、切坯機、編組臺、碼坯機或機械手）、窯車運轉(zhuǎn)系統(tǒng)（步進機、牽引機、擺渡車）、熱工系統(tǒng)（干燥室、燃氣及輸配系統(tǒng)、窯爐、卸垛或打包機）、自動化系統(tǒng)（自動配料系統(tǒng)、自動化運轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熱工監(jiān)測系統(tǒng)、中央監(jiān)控系統(tǒng)）。原料制備及成型系統(tǒng)集中了全線絕大部分大功率設備，電耗占全廠用量的60%左右；熱工系統(tǒng)的所有送熱、排潮、排煙、冷卻風機雖裝機容量不大但由于24小時連續(xù)運行，大約消耗了全廠用電的30%左右。生產(chǎn)用煤全部為窯爐（含干燥）消耗。因此上述三個系統(tǒng)是全廠節(jié)能的基礎和關鍵。

原料制備的電耗集中在破碎工段，主要耗電設備是顎式破碎機、錘式破碎機、粗碎對輥機、高速細碎對輥機。破碎工藝及設備選型是系統(tǒng)能否節(jié)電的前提。針對不同原料應有相應的處理設備，如對干、硬物料（煤矸石、頁巖）：采用顎式破碎機→錘式破碎機→滾動篩→雙軸攪拌機；濕軟物料（黏土、黏土+粉煤灰）：采用粗碎對輥機→細碎對輥機→雙軸攪拌機。在滿足物料細度要求和所有設備產(chǎn)量匹配的前提下，盡量采用裝機容量小、可靠性好、運行穩(wěn)定的設備。總而言之，只有系統(tǒng)設備達到最佳能效組合，加工過程才能快速有效進行。

成型工段主要耗電設備是攪拌擠出機（或圓盤篩式喂料機）及擠出機。實踐證明經(jīng)攪拌擠出機或圓盤篩式喂料機可以給陳化后的物料補水、強力攪拌、壓縮等進行精細處理，可以使擠出機的壓力、真空度得到快速提升，進而保證成型的質(zhì)量、產(chǎn)量。切條機、切坯機雖然其功率合計在2.2~20千瓦不等，但是采用精準切割機可以將擠出泥條的利用率提高10%以上，也可以說成型系統(tǒng)節(jié)電至少10%。成型工段也是磚廠故障率最高的工段，原料及產(chǎn)品變更導致機口調(diào)整或更換，機械或電氣故障、停電甚至雨雪天氣都會影響到有效開機。能否連續(xù)化生產(chǎn)、降低停機時間是成型工段節(jié)電的標志。對于低塑性的物料或在冬春季節(jié)，給攪拌擠出機和擠出機通入蒸汽對物料進行處理，可以將其潛在的塑性和結(jié)合能力充分發(fā)揮出來，也有利于縮短干燥周期，提高干燥質(zhì)量、降低干燥能耗。

3.1.3.動力配臵

從電氣專業(yè)的角度來講，燒結(jié)磚瓦行業(yè)三相異步電動機為最主要的電耗來源。目前全世界的50%以上電能來被三相異步電動機消耗，中國則占到60%~70%，磚瓦行業(yè)的使用比例則更高。磚瓦企業(yè)想要在減少電耗的方向上下功夫，三相異步電動機的合理應用是核心問題之一 1）電機的合理選型

對于功率較大，占據(jù)全廠總耗電較大比例的電機，應注意合理的功率選型。如果功率選型過大，電機長期處于輕載, 則消耗的無功功率比例相應增大, 用電效率相應降低，造成電能的極大浪費，同時也可能面臨供電部門低功率因數(shù)的額外收費。同樣對于三相異步電機的選擇，尤其是對于功率較大的電機，應避免為降低投資，購入低能效產(chǎn)品，而應更多考慮質(zhì)量較好、銅耗較低、效率較高、性價比較高的一些國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品牌，長期使用也會節(jié)省可觀的用電費用。

2）電機的合理使用

此外，我們還應當從工藝角度和工廠運行管理制度下手，盡量避免大功率電機頻繁的負荷劇烈升降和長時間的空載運行。因為每當電機滿足瞬時的高轉(zhuǎn)矩要求后，都會較長時間處于相對輕負載運行狀態(tài)，造成一段時間內(nèi)電機繞組磁飽和、電機效率較低。另外，大功率電機的不必要的長時間空載運行，也會造成電能的浪費。

3）節(jié)電設備的應用

結(jié)合我國燒結(jié)磚瓦行業(yè)現(xiàn)狀，目前應使用其它行業(yè)已較為廣泛應用、技術(shù)成熟、性價比高的節(jié)電設備，同時注意將其合適的設備匹配。例如，由于氣候、工作制度、市場等因素的影響，生產(chǎn)線產(chǎn)量會有較大起伏，熱工系統(tǒng)的風機電機可能既需要長時間接近額定功率的高負載運行，又需要長時間處于較低負載運行，這種情況最好采用變頻器這類變頻調(diào)速設備。

3.1.4.減少不必要的“過度加工”

根據(jù)原料的硬度、含水率及物料平衡要求配臵破碎篩分設備即破碎機達到設計的顆粒級配，篩分設備的孔徑及篩分效率滿足設計產(chǎn)量，使篩余量始終保持在較低水平，真正做到高效破碎，及時篩分，避免了篩上料積蓄。在雜質(zhì)過多時可將閉環(huán)破碎改為開環(huán)破碎——廢棄篩上料，還可以避免低效破碎產(chǎn)生的配比失衡。

個別選用擺式磨粉機的生產(chǎn)線可能由于物料含水率過高，加之配套風機的風壓或風量偏小，分析級安裝過高致使細粉在破碎腔內(nèi)滯留甚至固結(jié)，磨機產(chǎn)量急劇下降。

磚瓦原料的粗、中、細顆粒并不是細料越多越好。物料中細粉過多，會導致坯體變形大，干燥收縮大、缺陷多，燒后制品尺寸公差超標，強度低。所以根據(jù)原料、產(chǎn)品、效率及能耗應該建立“經(jīng)濟破碎粒度”的概念。

3.1.5.提高單條生產(chǎn)線產(chǎn)能

我國的磚廠單線規(guī)模普遍偏小，工藝水平差異較大，但是工藝相近的磚廠隨著產(chǎn)量增加單位能耗有所下降。以同等裝備水平的煤矸石燒結(jié)磚廠為例：年產(chǎn)3000萬塊以下電耗約650kWh /萬塊，熱耗約1700kJ/kg成品；年產(chǎn)4000~6000萬塊電耗約600kWh /萬塊，熱耗約1600 kJ /kg成品；年產(chǎn)8000~12000萬塊電耗約550kWh /萬塊，熱耗約1400kJ/kg成品。

3.2．新型設備節(jié)能

近年來磚瓦行業(yè)鮮有新型節(jié)能工藝及裝備的出現(xiàn)，原因有以下幾點； 1）工藝技術(shù)標準不健全，產(chǎn)品標準單一；只有專用機械設備而無標準設備，即便是同一規(guī)格設備每個生產(chǎn)單位的安裝圖也不統(tǒng)一，有些廠家甚至不提供詳細的安裝圖；圖紙的不統(tǒng)一導致了工程圖的延遲，而且一旦更換其他廠家的設備就得重新改造甚至重新施工設備基礎；有些設備廠家不在機械結(jié)構(gòu)、關鍵材料和加工工藝上下功夫，只是單純地加大功率以適應所有的原料和產(chǎn)品。不考慮磚廠因動力加大而帶來的電力成本是磚瓦機械普遍存在的問題； 2）與其它非燒結(jié)墻體材料工廠比較，磚瓦廠工藝復雜、投資大、產(chǎn)品售價總體偏低，大部分投資者仍缺乏穩(wěn)定而較高的收益，從而抑制了其采用先進工藝、配備高端設備上大規(guī)模生產(chǎn)線的積極性；

3）在歐美，燒結(jié)黏土制品從來都是跨區(qū)域銷售且是價值不菲的“奢侈品”，從業(yè)者也有很高的地位；而在我國，磚瓦一直是地位“低下”的地方建材，往往被人蔑視，甚至成為低端產(chǎn)業(yè)的代名詞。在歐洲，燒結(jié)磚瓦行業(yè)有自己的一系列完整的原材料評價（礦物.成分、工藝特征、干燥特性、燒結(jié)性能等）體系、有著完備的工藝評價體系、有著成熟的熱工系統(tǒng)考核方法，更有著先進的機械設備制造商，而且制造水平堪與航空、電子工業(yè)相媲美。甚至可以說：每一個磚廠就像是一個研究所，每一個機械廠就是一個設計院。在我國，磚瓦工業(yè)最早進入市場，由于缺乏政策的強力扶持與嚴管，不管是機械還是磚瓦產(chǎn)品，魚龍混雜，良莠不齊。由于缺乏原創(chuàng)性的研究和集成創(chuàng)新，沒有借鑒其他行業(yè)的先進技術(shù)，大部分設備為相互克隆的產(chǎn)品，水平低下的機械設備與窯爐無情地吞噬著昂貴的電力和寶貴的煤炭資源。

當然，近十年來國家墻改力度的加大，國產(chǎn)引進型設備的廣泛采用，房地產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展刺激和促進了墻體材料工業(yè)的技術(shù)進步和磚價的上漲，投資燒結(jié)磚瓦有了一定的利潤空間；一些新技術(shù)和新裝備在一些大型項目（多在地位不同的煤炭、電力行業(yè)）中得到應用并取得了一些成效。對于提高勞動生產(chǎn)率、擴大產(chǎn)能、生產(chǎn)高端產(chǎn)品、促進行業(yè)的技術(shù)進步具有示范作用。如在原料及其制備工段采用自動化配料系統(tǒng)；原料破粉碎工段采用大型粉磨系統(tǒng)（烘干立式磨粉機、烘干球磨機、擺式磨粉機）；陳化庫采用橋式多斗挖土機；采用碼坯機械手、自動碼坯機、單層干燥自動化裝卸載系統(tǒng)；采用成品卸垛機、打包機等。但是采用上述設備的生產(chǎn)線工藝比較復雜，工程造價提高，而且以消耗電能為代價，還增加了單位產(chǎn)品的成本。但是這些設備代表了磚瓦行業(yè)最新、最先進的技術(shù)，代表了磚瓦工業(yè)的發(fā)展方向。目前在節(jié)電方面比較有成效的設備有：攪拌擠出機、圓盤篩式喂料機、多泥條擠出機、中壓軸流風機（均帶有變頻調(diào)速裝臵）。

3.3．熱工設施節(jié)能 3.3.1.小斷面干燥室——輪窯系統(tǒng)

1）干燥室

確定每一種產(chǎn)品的最適宜的碼車圖，以利干燥室內(nèi)熱交換及坯體脫水； 進車端設臵簡易干燥門并在進車后及時關閉，防止吸入冷空氣；

每個送熱風支道都安裝調(diào)節(jié)門以便將總風量分配均勻；根據(jù)原料和產(chǎn)品調(diào)整好支道內(nèi)各段混凝土蓋板的間隙；

校驗送、排風機選型參數(shù)是否得當，必要時更換機型或調(diào)整電機；送、排風機加裝變頻器隨時調(diào)整風量以適應生產(chǎn)過程和氣候的變化。

2）輪窯

對于僅采用熱煙氣作為干燥熱源的、需要有熱風爐補充干燥室不足熱量的輪窯，在其直窯段每個窯室需要增加抽取余熱風閘，獨立設臵熱風道，抽出余熱后再與煙熱混合送往干燥室；

燒窯工要熟悉帶有余熱系統(tǒng)的輪窯結(jié)構(gòu)，熟練掌握熱風閘的操作。3.3.2.“一次碼燒”干燥室——隧道窯系統(tǒng)

1）干燥室 a、存在的問題

冬、春季倒坯、產(chǎn)量低，配套的系統(tǒng)操控性差、反應不靈敏是普遍存在的問題，由此加劇了窯爐熱耗和配套設備電耗。主要是由于干燥室進車制度混亂、碼坯方式不合理、排潮不暢、送風不到位、干燥室過短等諸多問題導致。

b、采取措施

穩(wěn)定進車間隔：

碼好的坯車必須按干燥室工作制度進車，成型工段下班前在存車道上必須存儲夠干燥室一個班或10h進車需要的坯車；存坯量不夠的干燥室應在夜間降低送風溫度或按干燥室進車端濕度控制排潮風機的啟停，如在濕度大于95%時開啟風機，濕度小于75%時關停風機，最好使用變頻器來控制風機。

控制碼窯密度： 燒結(jié)普通磚220~240塊/ m 3；多孔磚260~290塊（折燒結(jié)普通磚）/ m3；空心磚280~320塊（折燒結(jié)普通磚）/ m 3。而且內(nèi)燃磚要邊密中稀，坯垛頂隙小于80mm；側(cè)隙小于80mm。

頂送風與側(cè)循環(huán)：

以頂送風為主，側(cè)循環(huán)為輔。占送風總量的70%左右的熱風以不低于600Pa的壓力從干燥室頂部的條形孔送入窯車上坯垛之間的空隙；側(cè)循環(huán)風主要起擾動和攪拌作用，可有效降低干燥室斷面溫差和干燥殘余含水率，為入窯后快速升溫奠定基礎；

輔助排潮：

在主排潮風機之后設臵采用離心風機的輔助排潮系統(tǒng)抽取干燥室車面的濕氣可有效的防止冬春季進車端倒坯； 延長干燥室或加一條干燥室：

干燥室的基本任務就是生產(chǎn)出滿足進入隧道窯所要求的最低殘余含水率的干坯，入窯后能夠快速升溫。這樣不僅能夠加快焙燒的進度（干燥程度不夠的磚坯在進入隧道窯后還得繼續(xù)干燥脫水，在一定程度上也等于縮短了隧道窯的長度），而且節(jié)約燃煤。過短的干燥室不僅降低了干燥周期，也限制了該系統(tǒng)的合理布臵，如送排風口的布臵；將殘余水分過高的坯體入窯，窯的預熱帶就會變成干燥帶，窯的有效長度就會縮短，產(chǎn)量萎縮，自然也不會給干燥室提供足夠的熱源。因此，要對原干燥室的干燥周期重新校核，如果達不到要求，在場地允許的情況可下適當延長干燥室或加一條干燥室。但是要增加干燥室就必須對熱風源進行重新分配。總而言之，干燥能解決的就不要推到窯爐；前一工序能解決的就不要推到后續(xù)工段。2）隧道窯

a、存在的問題

窯型：拱形窯頂部圓弧部位及側(cè)面空隙過大，空氣流速過快，斷面溫差大； 窯長：過短。系統(tǒng)設臵不完備，溫度曲線過陡，產(chǎn)品出窯溫度高； 碼坯：頂隙及側(cè)隙過大，中部間隙過小甚至整個斷面碼成一垛，造成坯垛斷面上有效通風面積過低；碼坯密度過高，中部通風差，違反了“穿流”焙燒的基本原則。

材料：窯頂及窯墻選用材質(zhì)導熱系數(shù)過大且厚度太薄，導致窯體散熱大； 排煙系統(tǒng)：排煙段偏短、排煙口不能卸灰導致排煙不暢、排煙口過高導致排煙溫度過高弱化了排煙過程對干坯的預熱功能；

車底壓力平衡：未設臵該個系統(tǒng)，使車下得不到冷卻，約15%的熱量得不到回收，窯內(nèi)軌道變形和車軸潤滑失效帶來的卡車、脫軌、倒垛甚至窯體坍塌時有發(fā)生；

窯頂空腔換熱：窯頂換熱使隧道窯頂處于微負壓狀態(tài)，可以有效減緩含硫氣體對窯頂結(jié)構(gòu)甚至鋼結(jié)構(gòu)廠房的侵蝕；

冷卻帶余熱抽取位臵及方法：該部位熱量占隧道窯全部熱量的70%以上，是最優(yōu)質(zhì)的熱源。能否利用好這一熱源決定一條生產(chǎn)線的成敗。現(xiàn)有隧道窯的抽余熱口大多設臵在窯外墻兩側(cè)，而且間隔過大、數(shù)量偏少。一方面熱量得不到快速有效的抽取，致使坯垛中部得不到有效冷卻，另一方面坯垛與側(cè)墻之間流速過快；出現(xiàn)中部磚“過燒”，邊部磚不熟的現(xiàn)象；產(chǎn)品出窯溫度高是其顯著特征；

風閘：所用閘閥（鍋）直徑不夠且年久失修，操作不靈活甚至失效； 煙道：截面積不夠、塌陷嚴重、阻力大；積灰甚至阻塞；沒有或者無法安裝換熱器；

投煤孔: 起止點不當，投煤范圍與溫度曲線不一致；定位有誤，使外投煤落在坯垛之間或砂封槽，不但不能有效的燃燒還給窯車運行帶來隱患；

窯車：窯車與窯體之間沒有形成曲封，耐火及保溫材料用量極少甚至不用，保溫差，破損嚴重導致車下漏風；

窯門：沒有設臵截止門，出端窯門未安裝冷卻風機甚至沒有出端門，使焙燒過程應處的封閉體系變成了敞開體系，生產(chǎn)過程易受環(huán)境影響而不好掌控；缺乏強制冷卻延緩了焙燒過程，加大了推車間隔； b、解決問題的措施 熱工系統(tǒng)技術(shù)改造

由于隧道窯焙燒系統(tǒng)是節(jié)約熱能消耗的主體，與其相關配套設備投資較大，許多不合理的問題普遍存在，而且由來已久，要完全解決這些問題需要有個過程。因此，各磚廠應從自己的實際出發(fā)，有針對性地抓主要矛盾，階段性地完成節(jié)能技術(shù)改造。對于那些系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)落后、年久失修，能耗居高不下的窯爐要堅決拆除重建。技術(shù)改造要從完善系統(tǒng)、調(diào)整設備，加強窯體與窯車保溫及管理做起，穩(wěn)步提高進車速度，產(chǎn)量和質(zhì)量逐漸上升，能耗會明顯下降。具體可從以下方面實施：

窯型：采用吊平頂結(jié)構(gòu)隧道窯，不僅氣流分布均勻，而且便于機械化碼坯、卸窯車。為了延長隧道窯的使用壽命，最好采用耐火磚吊頂；

窯長：2.5m斷面：88.3~98.3m長；3.4m斷面：108.1~134.2m長；4.6m斷面：131.3~144.35m長；6.9m斷面：144.35~153.05m長；

碼坯：碼好坯垛的窯車是隧道窯中的最小單元，其尺寸取決于產(chǎn)品規(guī)格和碼坯方式。要達到合適的“斷面空隙率”和“碼窯密度”就不要碼的過高、過密。最好碼成1×1 ×1.5~1.6m(長x寬x高)的垛身，在入窯前最好通過檢查門，既保證了較小的頂隙和側(cè)隙，又不至于與窯墻碰檫；

材料：窯頂及窯墻最好采用復合結(jié)構(gòu)，最大限度地減少窯體散熱； 排煙系統(tǒng)：排煙過程的一個重要附加功能就是消除干燥過程的不均勻性，保證坯體得到充分預熱。因此，排煙段不少于30m，低溫及高溫煙氣排出口分別不低于6對和4對，低排煙溫度控制在100~120℃；

車底壓力平衡：必須設臵該系統(tǒng)，使車底得到冷卻、平衡車下與窯內(nèi)壓力，并回收散入車下的熱量，也有利于發(fā)生事故時救援人員的進入；

冷卻帶余熱抽取：在窯的冷卻帶后部溫度曲線對應450~200℃范圍內(nèi)窯頂設臵9~12排不銹鋼余熱抽取孔，每排3個抽出口，孔徑150~200mm，可有效抽取余熱，為干燥室提供充足的熱源；

煙道與風閘：采用鋼制管道替換原有的磚砌風道，鑄鋼蝶閥代替鑄鐵閘鍋，蝶閥下部連接卸灰口，可定時清理積灰； 投煤孔: 將投煤孔的設臵范圍延長到20m以上，并使投煤孔直徑的三分之一在投影上與窯內(nèi)坯垛邊緣重疊，使投煤不斷受坯垛的碰檫以減緩其下降速度、提高燃燒效率；投煤孔的設臵應與窯頂結(jié)構(gòu)相吻合；

窯車：砌筑必要的耐火及保溫材料，角磚與框磚的荷重軟化點及熱震穩(wěn)定性最好達到3級高鋁磚的指標；框磚與窯墻探頭磚之間必須設臵曲封；窯車與窯車之間耐火材料及鋼結(jié)構(gòu)也必須形成很好的封閉結(jié)合；

窯門：進車端門后一個車位設臵截止門，以減少外部干擾；出端門安裝冷卻風機，為焙燒帶供氧的同時強制冷卻制品，有效縮短窯長； 必須配臵自動化運轉(zhuǎn)系統(tǒng)及熱工檢測系統(tǒng)

燒結(jié)磚瓦行業(yè)中，自動化設備和系統(tǒng)是為工藝和熱工系統(tǒng)服務的。除去替代勞動力、監(jiān)視系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行等作用，改善生產(chǎn)線能耗水平也是自動化系統(tǒng)的主要作用和發(fā)展方向之一。

自動化與過程與控制在燒結(jié)磚瓦廠的生產(chǎn)及管理已得到廣泛應用。工控機、變頻調(diào)速器、可編程控制器在切、碼、運系統(tǒng)、熱工運轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熱工檢測系統(tǒng)及生產(chǎn)管理系統(tǒng)的應用大大降低了設備電耗、工藝能耗，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量；使生產(chǎn)過程有了可靠的檢測和控制手段，提高了勞動生產(chǎn)率。

干燥焙燒是燒結(jié)磚生產(chǎn)線中關鍵的環(huán)節(jié)，因而干燥室和隧道窯工作狀況的穩(wěn)定、窯車窯門運轉(zhuǎn)設備及其運行管理將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。應用工控機、變頻調(diào)速器對干燥室隧道窯的溫度、壓力制度等進行巡檢和控制，采用PLC可編程控制器對窯車運轉(zhuǎn)系統(tǒng)進行程序化控制，穩(wěn)定生產(chǎn)、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量、節(jié)能降耗。目前國內(nèi)外磚廠都把熱工測控及熱工運轉(zhuǎn)系統(tǒng)都放在比較重要的位臵。熱工運轉(zhuǎn)系統(tǒng)

為保證窯車窯門運轉(zhuǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)安全、可靠、準確、先進，窯車窯門運轉(zhuǎn)工序采用可編程控制器進行程序自動化控制，兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟性。該系統(tǒng)對窯車、步進機（節(jié)拍器）、窯門、擺渡車、頂車機、出口拉引機，回車牽引機等運轉(zhuǎn)設備進行集中控制并根據(jù)干燥室及隧道窯的干燥焙燒制度制定運轉(zhuǎn)程序，可編程控制器按照程序控制各運轉(zhuǎn)設備的運行，進一步提高了設備運行的可靠性，避免了因人為因素造成的誤操作。對產(chǎn)品的質(zhì)量而言，嚴格的進車制度保證了干燥室及隧道窯內(nèi)溫度、壓力的穩(wěn)定、平衡，對產(chǎn)品的質(zhì)量起到了穩(wěn)定和保障作用。

熱工檢測系統(tǒng)

燒結(jié)磚生產(chǎn)線的干燥室及隧道窯溫度、壓力檢測調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)對半成品、成品的干燥及焙燒過程進行監(jiān)測、預測和自動控制，是生產(chǎn)線上不可缺少的手段。該系統(tǒng)采用工控機作為上位機，與可編程控制器、傳感器、執(zhí)行器組成的檢測系統(tǒng)，對干燥室及隧道窯溫度、壓力進行實時監(jiān)控。工控機對整個干燥焙燒過程進行管理，監(jiān)控各測點工作狀況和發(fā)展趨勢；可在線修改調(diào)節(jié)參數(shù)，或?qū)刂七壿嬤M行組態(tài)修改；保存和處理溫度、壓力等的異常波動；自動診斷傳感器故障；對緊急狀況進行聲光報警；可打印保存各種相關參數(shù)和統(tǒng)計圖表。

該系統(tǒng)對干燥室隧道窯溫度、壓力的檢測、調(diào)節(jié)，是通過穩(wěn)定零壓點和調(diào)節(jié)干燥室隧道窯各段排風量來實現(xiàn)的，其執(zhí)行機構(gòu)有變頻調(diào)速器、電動或氣動執(zhí)行機構(gòu)等。

該系統(tǒng)采用安裝方便，抗干擾能力強。同時采用集散方式，可減少熱電偶補償導線、安裝輔材等用量，維護及檢修也相對方便。且上位機可與系統(tǒng)外進行通訊。

通過對干燥室隧道窯的溫度、壓力的檢測、調(diào)節(jié)及窯車窯門運轉(zhuǎn)設備的自動控制大大降低了勞動強度，優(yōu)化了生產(chǎn)環(huán)境，減少能源消耗和人力資源的浪費，提高了企業(yè)管理水平。

熱工監(jiān)測系統(tǒng)需要進一步完善

雖然利用溫度傳感器（熱電偶、熱電阻等）對隧道窯進行全方位的溫度值監(jiān)測是十分必要的，熱工監(jiān)測系統(tǒng)從硬件和基本軟件還比較完善；但是利用溫、濕度傳感器對干燥難度較大的生產(chǎn)線的干燥室進行監(jiān)測和干預，也有很大的必要性，目前做得還遠遠不夠。作為以PLC為核心的程控系統(tǒng)，從硬件上來說熱工監(jiān)測系統(tǒng)組成并不復雜，衡量一套熱工監(jiān)測系統(tǒng)的標準主要還是軟件的功能。熱工監(jiān)測系統(tǒng)的軟件不但要有最基本的監(jiān)測安全運行的數(shù)據(jù)、圖表和畫面顯示，更應在熱工系統(tǒng)節(jié)能上下功夫。熱工監(jiān)測系統(tǒng)應該服務于熱工節(jié)能的宗旨，而不能擅自制定熱工參數(shù)。要建立完善的熱工節(jié)能軟件，應該在熱工專業(yè)針對特定熱工系統(tǒng)給定的邊界條件和圖表下，在軟件組態(tài)中，不但實現(xiàn)實際熱工監(jiān)測數(shù)據(jù)同最節(jié)能的理想焙燒曲線的數(shù)據(jù)比對和直觀顯示，也應有實際焙燒曲線偏離較大時的處理提示或反饋控制。

熱工系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢

由于行業(yè)現(xiàn)狀和國內(nèi)使用內(nèi)燃料的特殊性，自動化系統(tǒng)在燒結(jié)磚瓦行業(yè)并沒有實現(xiàn)真正意義上的閉環(huán)控制自動化系統(tǒng)。但是，作為大量消耗燃料的行業(yè)，燒結(jié)磚瓦行業(yè)要真正實現(xiàn)節(jié)能，就必須由自動化系統(tǒng)精確、最優(yōu)地控制燃料送料和燃燒過程，雖然目前這類技術(shù)從技術(shù)應用和市場環(huán)境來講尚不成熟，但卻是燒結(jié)磚瓦行業(yè)的未來的一個發(fā)展趨勢。

想要控制隧道窯燃燒系統(tǒng)燃燒過程的精確性，目前來看有兩個主要思路。一是在具備可接受電反饋信號驅(qū)動，且可量化控制的燃料送料系統(tǒng)的前提下（如可量化控制的燃氣、燃油噴嘴或煤粉送粉系統(tǒng)），建立溫度傳感→數(shù)據(jù)對比→控制燃燒系統(tǒng)調(diào)整→溫度傳感這樣真正的閉環(huán)自動化控制系統(tǒng)；二是也可通過一段時間內(nèi)的溫度傳感-數(shù)據(jù)對比分析-計算出車時間，做到精確控制出車時間的開環(huán)控制。不論哪種控制，都可在一定程度上做到燃料或燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化利用，從而達到節(jié)能的目的。

3.4.生產(chǎn)管理

3.4.1.技術(shù)培訓

生產(chǎn)線中對技術(shù)管理、電氣控制、干燥室及隧道窯操作、碼坯機及卸垛機、機修、成型等重要崗位對員工的素質(zhì)及技術(shù)水平有較高的要求，應在施工中、投產(chǎn)前進行崗位培訓，幫助職工盡快提高操作水平和故障排除能力。對上述崗位的技術(shù)工人應重點培訓、嚴格考核，條件具備的單位可依托有關機構(gòu)技術(shù)認證，使其具有解決較大技術(shù)難題和突發(fā)事件的能力。對其他崗位的操作人員，在上崗前也要短期技術(shù)培訓，每個人都應對生產(chǎn)線有所了解，掌握優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)技能，掌握安全生產(chǎn)知識，了解本崗位工作責任與全局的關系，確保生產(chǎn)線正常運轉(zhuǎn)。管理人員最好經(jīng)歷生產(chǎn)線的建設與調(diào)試，熟悉生產(chǎn)工藝，掌握主要質(zhì)量控制點。要嚴格管理每一個工藝環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)線無論在技術(shù)上、產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量上、還是在生產(chǎn)勞動組織上達到一個較高的水平。主要負責人應進行較高層次的技術(shù)和工商管理配訓，在提高企業(yè)管理水平的同時，建立和提升企業(yè)文化，充分發(fā)揮人的主觀能動性和設備潛能，獲得最佳的經(jīng)濟效益。3.4.2.建立規(guī)章制度和質(zhì)量保證體系

為了使生產(chǎn)線能夠正常運轉(zhuǎn)，順利生產(chǎn)出符合標準的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，要求建立一套嚴格的規(guī)章制度，強化安全生產(chǎn)、環(huán)境保護、節(jié)能降耗責任制。

4.節(jié)能效果預期

5.規(guī)范化熱工系統(tǒng)示例

5.1.干燥室——輪窯系統(tǒng)示例（年產(chǎn)3000萬頁巖燒結(jié)磚）

5.1.1.產(chǎn)量指標

本項目確定的生產(chǎn)規(guī)模為3,000萬塊/年（折燒結(jié)普通磚磚）。干燥和焙燒兩工序的累計廢品率按10%考慮，則全年實際成型量為3,300萬塊。5.1.2.干燥室

碼

坯：碼高 630mm（90mm多孔磚240mm 1立＋ 90mm4臥）毫米，每車碼坯數(shù)161塊(折普通磚273.4塊)；

干燥車： 外形尺寸：長×寬×高 1,100×1,040×250mm 數(shù)

量： 850輛（其中干燥室內(nèi)容車660輛）1)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu) 選用小斷面隧道干燥室。干燥室采用磚混結(jié)構(gòu)，側(cè)墻為紅磚墻，頂部由預制混凝土頂板，爐渣保溫層組成，在其上鋪冷底子油一道，二氈三油等作為防水層。

隧道干燥室主要熱源為輪窯余熱，熱介質(zhì)通過煙道由送熱風機從底部供給每條隧道。隧道干燥室設有送風系統(tǒng)、排潮系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)。干燥車采用底層為豎碼的碼坯方式，以提高干燥效率和半成品的質(zhì)量。

2)主要技術(shù)參數(shù)

總長：

61m

容車數(shù)：

55×2輛(雙軌道)內(nèi)寬：

2.2m(單通道)有效高度：

0.79m

每車裝載量：

161塊(折普通磚273.4塊)碼坯密度：

286塊/m3（折燒結(jié)普通磚磚）送風溫度：

110～130℃ 排風溫度:

28~30℃ 排潮濕度:

75~90% 干燥合格率：

95% 干燥周期：

37h

每組年產(chǎn)量：

3,000萬塊(折普通磚)每組通道數(shù)：

5條 熱耗指標：

4,2 00kJ/ kg水

干燥室外形尺寸：

61×12.94×1.34m(長×寬×高)5.1.3.輪窯

1)結(jié)構(gòu)與特點

該生產(chǎn)線采用新型輪窯焙燒。該輪窯具有完善的燃燒系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、余熱系統(tǒng)，通過對這些系統(tǒng)的調(diào)整，使窯內(nèi)的焙燒制度更趨合理，生產(chǎn)出合格的頁巖燒結(jié)磚。輪窯采用毛石基礎、墻體采用燒結(jié)普通磚砌筑，火眼及抽余熱口采用耐熱混凝土澆注。

輪窯熱源主要為內(nèi)燃摻料所含熱量，不足部分由外投煤補充。2）輪窯的主要技術(shù)參數(shù)

窯室規(guī)格

門數(shù)

36~42門 直通道部分幾何尺寸： 門距 5.00m

內(nèi)寬

3.60 m 內(nèi)高

2.70 m 斷面面積

7.97 m 2 每窯室容積

39.85 m 3 彎窯部分幾何尺寸：

外彎半徑

4.76 m 內(nèi)彎半徑

1.16 m 窯室容積：

72.57 m3 窯頂結(jié)構(gòu)：

拱型

三心拱 夾角

α=60°,β=60° 半徑

Ｒ＝2.40 m, ｒ＝1.20 m 矢高

1.36 m 部火日產(chǎn)量：

5～6萬塊 工藝參數(shù)：

碼坯密度

240塊（普通磚）／m3 內(nèi)燃程度

～80％ 熱耗指標

1400 kJ/kg產(chǎn)品 坯體入窯水分

５～６％ 成品率

95％ 年工作日

330天 工作班制

３班／日 焙燒制度：

燒結(jié)溫度

950～1050℃ 火行速度

1.2m／h 余熱

直接余熱+煙熱 排煙方式

機械排煙（全部送往干燥室）

5.2．“一次碼燒”干燥室——隧道窯系統(tǒng)示例（年產(chǎn)3000萬頁巖/煤矸石燒結(jié)磚）

5.2.1．干燥與焙燒熱工設備的確定

根據(jù)原料及工藝,干燥和焙燒兩個工序所需的熱工設備分別采用中斷面干燥室和中斷面平吊頂隧道窯。此種工藝的特征為：工藝流程短、投資合理、生產(chǎn)過程靈活，充分利用了隧道窯余熱，發(fā)揮了隧道窯的能力。有利于縮短工藝流程、減少消耗。此外，隧道干燥室和隧道窯溫差小、熱效高、產(chǎn)量大，技術(shù)先進，窯體和附屬設備及關聯(lián)構(gòu)筑物投資少，有利于降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，可在短期內(nèi)達產(chǎn)達標，提高經(jīng)濟效益。

5.2.2.干燥與焙燒技術(shù)參數(shù)

1)產(chǎn)量指標

本項目確定的生產(chǎn)規(guī)模為燒結(jié)普通磚3,000萬塊/年。干燥和焙燒兩工序的累計廢品率按10%考慮，則全年實際生產(chǎn)量3,300萬塊。

2)、碼窯形式及窯車的規(guī)格尺寸

碼窯形式及碼坯量

磚坯采用人工碼坯。窯車縱向碼2垛、橫向3垛，多孔磚90mm高度碼14層（燒結(jié)普通磚115mm高度碼12層）。

窯車尺寸：長×寬×高

2900×3460×840mm（含襯磚高度）窯車數(shù)量：110輛（其中干燥室和隧道窯容車30+46 =76輛）3)干燥室

a、系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)

本工藝選用平頂干燥室。干燥室采用磚混結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土頂板，曲封以上墻厚490mm。

干燥室熱源為隧道窯余熱，熱介質(zhì)通過外部管路系統(tǒng)供給干燥室。干燥室設有主送風機側(cè)進風系統(tǒng)、主排潮及輔助排潮系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)。除檢測系統(tǒng)外，其余系統(tǒng)均由金屬管路及相應的風機組成。為防止干燥介質(zhì)直接沖擊坯體，產(chǎn)生不良影響，把所有的進風口、排風口設在坯垛之間的預留空間上。由于干燥室的所有風管都設臵在干燥室外部，將給調(diào)試工作帶來很大方便，也為檢修工作創(chuàng)造了良好的條件。b、主要技術(shù)參數(shù)

總長：

87.8m 容車數(shù)：

30輛(有效容車29輛)內(nèi)寬：

3.4m

內(nèi)高:

1.40m(90mm多孔磚碼高14層、總收縮4%,頂隙90mm)每車裝載量： 2,352塊(多孔磚4壓7碼法，即孔洞垂直向上，碼高14層，折燒結(jié)普通磚3,994塊)

碼坯密度：

289塊/m3（折燒結(jié)普通磚）送風溫度：

100～120℃ 排潮溫度:

30℃ 排潮濕度:

≥80% 干燥合格率：

95% 干燥周期：

27.6h 單條年產(chǎn)量：

3,000萬塊 熱耗指標：

4,2 00kJ/kg水 窯車規(guī)格：

2,900×3460×840mm 干燥室內(nèi)規(guī)格：

87.8×3.4×2.35m 干燥室外形尺寸：

87.8×4.14×2.72m 4)

隧道窯 a、隧道窯系統(tǒng)

隧道窯設有完善的排煙系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、余熱系統(tǒng)、壓力平衡系統(tǒng)、運轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熱工監(jiān)測系統(tǒng)，通過對這些系統(tǒng)的調(diào)整，窯內(nèi)的焙燒曲線更趨合理，生產(chǎn)秩序更加協(xié)調(diào)。

隧道窯在進車端設臵了預備室，在預備室與窯預熱帶連接處設臵了截止門，還在兩頭設臵了端門，這樣可以有效地避免冷空氣進入窯內(nèi)，保證窯的運行及焙燒不受外界影響。b、隧道窯結(jié)構(gòu)

基礎：

窯基礎為條形基礎。由下向上依次為灰土+毛石+鋼筋混凝土梁(軌道梁)/板(窯墻下)

墻體：

隧道窯預熱帶與冷卻帶200℃以下墻體采用紅磚砌筑；其余部分為復合墻體，即焙燒帶、保溫帶窯墻最內(nèi)層用黏土質(zhì)耐火磚砌筑，保溫層采用黏土質(zhì)隔熱磚砌筑及耐火纖維氈（溫度曲線在600℃以上對應部位）或巖棉氈填充，外墻用紅磚砌筑。

頂結(jié)構(gòu)：

在窯兩端低溫帶各留有一車位采用現(xiàn)澆混凝土頂板；其他部位，耐火磚通過耐火吊掛磚在頂部H型鋼梁之下，鋼梁的重量由兩側(cè)的耐火磚墻承載。耐火磚上鋪設耐火纖維氈及巖棉氈、板，組成復合保溫層。在材料層間及保溫層最上部涂刷高溫黏結(jié)劑以保證材料的絕熱性和結(jié)構(gòu)的耐久性。

投煤孔具有補充熱量、調(diào)試、觀測、負壓下補充氧氣或冷卻、正壓下釋放熱量等功效，在內(nèi)燃燒磚隧道窯廣泛采用，不能減少或隨意取消。

直接抽取余熱系統(tǒng)，臵于隧道窯頂部，溫度曲線450~200℃范圍內(nèi)，抽取的余熱占干燥所需的80%。該熱源干凈、基本無污染。經(jīng)與換熱器熱交換除可供職工洗澡及陳化庫冬季采暖外，其余與高溫煙氣混合送入干燥室。快速有效地抽取制品直接冷卻熱，也可縮短窯的長度，節(jié)省建窯投資。

砂封

窯車的裙板插入砂封槽,將高溫與外界隔離,以防止負壓下冷風吸入窯內(nèi)降低窯溫或正壓下高溫氣體竄入窯下?lián)p毀窯車鋼結(jié)構(gòu)以及引發(fā)軌道變形。

c、隧道窯主要技術(shù)參數(shù)

窯長：

134.2m 容車數(shù)：

46輛(有效容車45輛)內(nèi)寬:

3.4m

內(nèi)高: 1.37m(多孔磚碼高14層、燒成收縮2%,頂隙85mm)燒成溫度：

1000℃～1050℃ 燒成周期:

45.08h 燒成合格率:

95%

熱耗指標：

1300～1,400kJ/kg制品 單條年產(chǎn)量:

3,000萬塊 /年 隧道窯內(nèi)規(guī)格：

134.2×3.4×2.31m 隧道窯外形尺寸：

134.2×7.16×3.45m

6.結(jié)論與建議

6.1.技術(shù)節(jié)能是磚瓦工業(yè)長期面臨的重大課題

燒結(jié)磚瓦以及建筑節(jié)能是一個龐大的系統(tǒng)工程，涵蓋了原料節(jié)能、生產(chǎn)節(jié)能和產(chǎn)品節(jié)能。在原料節(jié)能方面，各地磚廠積極地落實了國家有關節(jié)能法規(guī)，基本上都采用了煤矸石、粉煤灰、石炭等含能工業(yè)廢渣作為內(nèi)燃，已取得了很大的成效。因此，除個別有條件的地區(qū)外，利用含能的工業(yè)廢渣節(jié)能將不作為燒結(jié)磚瓦廠技改的重點。建筑節(jié)能由建設系統(tǒng)牽頭，與規(guī)劃、設計、施工、配套產(chǎn)品密切相關，墻體材料作為基礎和重要環(huán)節(jié)責無旁貸。

6.2.燒結(jié)磚瓦廠的技術(shù)改造必須有前瞻性 在燒結(jié)磚瓦廠的技術(shù)改造前應對原有生產(chǎn)線的生產(chǎn)現(xiàn)狀尤其是能源結(jié)構(gòu)、能耗水平、節(jié)能方向、管理水平有深入的了解，要與有關企業(yè)進行了認真地交流，拿出切實可行的節(jié)能技改方案。由于國家大氣環(huán)境標準及燒結(jié)磚瓦廠的工藝標準、產(chǎn)品標準、能耗標準及會不斷地提升，燒結(jié)磚瓦的能源政策也會更加嚴苛，有關部門的執(zhí)行及執(zhí)法力度也會加大，因此，新的設計或重大技改中與生產(chǎn)工藝、裝備功率、熱工系統(tǒng)相關的邊界條件必須明晰，能耗指標必須嚴格計算并在生產(chǎn)中得到考核、驗證。

6.3.現(xiàn)代的燒結(jié)磚瓦廠必須規(guī)范設計

大型燒結(jié)磚瓦廠不僅投資大而且有比較復雜的工藝過程，涉及到工藝、熱工（干燥及窯爐）、電力與拖動、自動化、機械、總圖運輸、建筑與結(jié)構(gòu)、給水與排水、采暖與通風、環(huán)境保護、技術(shù)經(jīng)濟等專業(yè)。而且只有各專業(yè)規(guī)范、有序地做出完善的設計圖紙和設計文件，造價工程師才能編制出工程預算并作標的，工程才能進入正常的招標程序，造價和質(zhì)量從源頭上也能得到很好的控制。由于燒結(jié)磚瓦廠工藝平面布臵與原料、產(chǎn)品及產(chǎn)量、投資息息相關，往往受到場地限制。因此，設計方案既決定了工廠能耗，更是成為磚廠成敗的關鍵。在確定設計方案進入施工圖設計之前，項目負責與工藝專業(yè)負責應將能耗指標分解后下達給各相關專業(yè)，通過設計過程的互動與調(diào)整，在滿足節(jié)能規(guī)范并通過節(jié)能審查后才能正式打印施工圖。

6.4.必須采用可靠成熟的技術(shù)和設備

燒結(jié)磚瓦廠基本上是各種機械設備、電氣設備和熱工設備的運用，每種設備都有其適用范圍和市場定位，必須是經(jīng)過市場考驗和認證的成熟技術(shù)才能進入工程領域。近年來磚瓦裝備出現(xiàn)了一些新技術(shù)、新產(chǎn)品，對行業(yè)的技術(shù)進步起了積極的推動和引導作用。但是一些不成熟的裝備也充斥著市場，如“山寨”隧道窯、全纖維吊頂隧道窯、一次碼燒輪窯、脫硫除塵系統(tǒng)（假）、輥道窯燒磚、微波干燥、無所不能的擠出機等，有些甚至違反了機械原理、硅酸鹽物理化學、設計及施工規(guī)范中最基本的要求，夸大其詞，無中生有，不但擾亂了正常的視聽和技術(shù)交流，敗壞了企業(yè)的聲譽，而且制造了一大批能耗高、污染大、效益差的短命企業(yè)和不良資產(chǎn)，引發(fā)了一系列的經(jīng)濟糾紛甚至訴訟，在行業(yè)內(nèi)外造成了極其惡劣的影響，但是這些事件的始作俑者仍然以所謂的高新技術(shù)為噱頭牟利。因此，清理偽劣技術(shù)產(chǎn)品，凈化磚瓦技術(shù)市場，彰顯公平正義也是燒結(jié)磚瓦行業(yè)一項長期而艱巨的任務。

6.5.采用先進裝備促進燒結(jié)磚瓦工業(yè)現(xiàn)代化

具有七千年歷史的燒結(jié)磚瓦作為少數(shù)有文化印記的器物伴隨了人類的整個發(fā)展過程。實踐證明人類的發(fā)展永遠離不開燒結(jié)磚瓦，而磚瓦工業(yè)的現(xiàn)代化更需要我們的不懈努力。雖然改革開放以來我國磚瓦工業(yè)取得了巨大的進步，其產(chǎn)量、質(zhì)量、價格也有了很大的提升，在消費者心中是物美價廉的墻體材料的代表。但是，我們的產(chǎn)品還比較單一，勞動生產(chǎn)率還比較低，職工的工作勞動強度比較大，勞動環(huán)境比較差，物耗和能耗比較高，經(jīng)濟效益比較低，仍是一個低水平的工業(yè)門類。能否用10~20年采用由完全擁有知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)高端設備和先進工藝生產(chǎn)出具有國際水平的裝飾磚瓦、陶板、保溫隔熱砌塊？能否用國產(chǎn)的熱工設備將熱耗降至1300kJ/kg制品以下？能否用國產(chǎn)的自動化設備將勞動生產(chǎn)率提升到100萬塊/人.年以上？這既是擺在中國磚瓦人面前的“三座大山”，又是一項宏偉目標，而這一切的改變依賴于我們整個行業(yè)從業(yè)者素質(zhì)和管理水平的提高，有賴于工藝與裝備水平的日臻完善，我們還有漫長的路要走。

鳴謝：本文采用了湛軒業(yè)教授級高級工程師，許淑玲高級工程師的意見和建議，在表示感謝！

第五篇：Ag基材料燒結(jié)技術(shù)研究進展范文

Ag基材料燒結(jié)工藝研究進展

李巖 1600516 摘要：銀基材料廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中，許多研究者對于銀基材料的燒結(jié)工藝也進行了探索。本文總結(jié)了近二十多年來Ag基材料的燒結(jié)工藝，并對其未來的發(fā)展前景進行了展望。

關鍵詞：Ag

燒結(jié)工藝

粉末冶金

1.前言

單質(zhì)銀是面心立方晶體，具有良好的塑變能力和優(yōu)良的電學熱學性能。銀的磁化系數(shù)小，是反磁性物質(zhì)，銀的標準電極電位比氫高，具有穩(wěn)定的化學性能，同時抗腐蝕性也相對較好。所以在銀基合金基體中添加高強度增強體，既可保持銀合金原有良好導電、抗強磁場等性能的同時，又提高了銀基合金的應變強度、抗摩擦磨損性能等，進一步滿足電子電路、電器系統(tǒng)及和導電有關的其他領域的需要。

銀粉是電氣和電子工業(yè)的重要材料，是電子工業(yè)中應用最廣泛的一種貴金屬粉末，為厚膜、電阻、陶瓷、介質(zhì)等電子漿料的基本功能材料[1,2]。近年來，納米微粒和納米材料已成為材料科學領域的研究的熱點之一。納米級銀粉，除了具有常規(guī)銀粉的一些性能外，還具有特殊的性能，可用作導電銀漿，在化纖織物中添加納米銀，可改變其導電性能，并使化纖織物有很強的殺菌能力；納米銀晶體，作為稀釋致冷機的熱交換器，效率比傳統(tǒng)材料高30 %，納米銀粉還是有機合成中非常好的催化劑。

目前銀基粉末復合材料包括熱電材料、陶瓷復合材料及電觸頭材料等，所利用的仍然是銀所具有的良好的導電性和導熱性[3]。隨著科技的發(fā)展和理論基礎的進步，依托先進設備，銀基粉末復合材料的制備工藝越來越多，比如快速熱壓法，高分子網(wǎng)絡凝膠法和放電等離子燒結(jié)技術(shù)，溶液浸泡法等。本文總結(jié)了一些Ag基材料燒結(jié)工藝的研究現(xiàn)狀，并對其未來發(fā)展前景進行了展望。

2.工藝

早期的銀基材料多采用傳統(tǒng)的粉末冶金法，即將粉末機械混合、壓制、燒結(jié)。采用這種方法，設備簡單，添加元素容易控制，可以在較大范圍內(nèi)調(diào)整合金的成分，但是制備的材料密度較低，氧化物質(zhì)點較粗大，耐電弧腐蝕性較差。為提高材料的密度與性能，幾十年來新工藝、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如熔滲法、快速熱壓法等。

曾德麟[4]采明粉末燒結(jié)冷軋的復合工藝制得的人Ag-Cu雙金屬片材，其物理力學性能二接近用其它方法得到的致密雙金屬材料，而且具有復層晶粒細、界面結(jié)合力強的優(yōu)點，塑性性質(zhì)可完全滿足進一步加工的要求。張萬勝[5]研究了雙層擠壓和燒結(jié)復壓及粉末的混合方式對制備的AgSnO2觸頭材料的性能比較，發(fā)現(xiàn)制造工藝和所用粉末的類型可引起材料接觸電阻、熔焊力和電損蝕等性質(zhì)方面發(fā)生很大變化。

劉想梅等人[6]采用溶膠-凝膠法制備了SnO2-TiO2混合納米粉末，把制得的納米粉末用化學鍍的方法進行包覆后與純銀粉按90 ：10(質(zhì)量比)混合，將粉末放入模具中，對壓制成型的試樣采用分級保溫燒結(jié)的熱處理方法，制成Ag-SnO2-TiO2觸頭材料。研究發(fā)現(xiàn)溶膠-凝膠法制得的粉末比機械混合法制得的顆粒小，達到了納米級，且Ti4+進入到了SnO2的晶格中，提高了導電率，而機械混合法不能使Ti4+進入SnO2的晶格中。

石宇等人[7]研究了利用快速熱壓法制備N型Ag0.8Pbm SbTem +2熱電材料，采用很快的升溫速度，比較短的保溫時間，抑制了晶粒長大。通過降低燒結(jié)時間，提高燒結(jié)溫度等措施可以使熱電材料達到一種理想的狀態(tài)：聲子散射加強的同時，載流子遷移率卻不受影響。按化學計量比，把PbTe粉末、A g粉(純度99.999 %)、Sb粉(純度99.999 %)和Te粉(純度99.999 %)混合均勻，放入石英玻璃管內(nèi)，抽到氣壓<1.33 ×10-2Pa封管，熔10h，熔煉溫度1273K。對熔煉得到的合金錠進行高能球磨，球磨介質(zhì)為乙醇，在轉(zhuǎn)速200r/min的行星球磨機上球磨20h，干燥后得合金粉。把合金粉裝入石墨磨具，利用高頻快速熱壓燒結(jié)裝置，升溫速度為70K/mim，在673K，壓力為20MPa下，燒結(jié)30min，隨爐冷卻至室溫。通過物相分析發(fā)現(xiàn)，衍射峰的位置向衍射角增大方向略有偏移，說明Ag、Sb離子形成了摻雜。球磨之后具有較高的表面能。經(jīng)燒結(jié)后形成的試樣孔隙率低，晶粒細小。通過對其熱電性能的測試，合金材料獲得了很高的Seebeck 系數(shù)。

宋英等人[8]研究了Ca3Co4O9/Ag陶瓷復合材料的制備及其熱電性能。以分析純Co(Ac)24H2O和Ca(Ac)22H2O為原料，按照一定化學計量比溶于水中，與金屬離子以摩爾比1.1∶1加入絡合劑乙二胺四乙酸(EDTA)溶液，攪拌溶解后加入NH3H2O調(diào)整溶液的pH值在6左右時，加入丙烯酰胺和N，Nˊ-亞甲基雙丙烯酰胺。當溫度至80℃時，加入偶氮二異丁腈引發(fā)劑，幾分鐘后形成均勻的紫色濕凝膠。將濕凝膠放入微波爐中加熱，快速脫去水分，形成干凝膠。將干凝膠在750℃煅燒4 h后，獲得Ca3Co4O9粉體，再與不同摩爾比的AgNO3溶液充分攪拌混合，在此過程中，緩慢加熱將水分蒸除，最后在750℃的條件下復煅燒1 h。將Ca3Co4O9 /xAg(x =0、0.1、0.2、0.3，爾分數(shù))復合粉體置于石墨模具中，在800℃下進行SPS燒結(jié)，燒結(jié)壓力15.7kN，保溫時間為5min，升溫速度為140℃/min，獲得Ca3Co4O9/Ag陶瓷復合材料。XRD發(fā)現(xiàn)單質(zhì)Ag的衍射峰隨著Ag復合量的增加而逐漸增強。對Ag 復合Ca3Co4O9陶瓷的熱電性能研究表明，復合Ag均使試樣的電導率有所提高，但Seebeck系數(shù)卻隨著，復合量的增加而降低。由于電導率增加的幅度要大于Seebeck系數(shù)降低的程度，故而材料的功率因子所增加。

劉心宇等人[9]研究了利用溶液浸泡法制備Ag/BaSn1-xSbxO3CuO觸頭材料。將BaSn1-xSbxO3粉末經(jīng)醋酸銅溶液浸泡后烘干，并在550℃下，經(jīng)固相反應后制備出BaSn1-xSbxO3CuO復合粉末，然后與Ag粉混合，經(jīng)滾筒球磨、高能球磨、過篩后即制備出Ag/BaSn1-xSbxO3CuO復合粉末。壓制成形后置于馬弗爐中于900℃下燒結(jié)3h后，得到觸頭材料Ag/BaSn1-xSbxO3CuO試樣。經(jīng)過實驗測試發(fā)現(xiàn)用醋酸銅溶液浸泡BaSn1-xSbxO3粉末，經(jīng)固相反應制備的BaSn1-xSbxO3CuO復合粉末比機械混粉法制備的復合粉末均勻。與機械混粉法相比，溶液浸泡法可明顯改善Ag/BaSn1-xSbxO3CuO觸頭材料的顯微組織，提高了觸頭材料的力學和電學性能。劉想梅等人采用溶膠-凝膠法制備了SnO2-TiO2混合納米粉末，對壓制成型的試樣采用分級保溫燒結(jié)的熱處理方法，制得的觸頭材料的電導率為66.9 %IACS，密度為9.63g cm3，硬度為92.3kg cm2，性能符合國標且優(yōu)于美國和日本同類產(chǎn)品的，具有良好的應用前景。

徐國財?shù)热薣10]利用微波合成納米銀/PAMPS復合材料。在不加還原劑的條件下，采用微波輻射雙原位聚合方法合成了納米銀/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸均聚物(PAMPS)復合材料。微波作為一種新穎的合成技術(shù)手段，具有加熱均勻、粒子在微波作用下易于成核等優(yōu)點。通過UV-Vis、XRD、FRIP、TEM、XPS和TG分析方法對其進行分析和表征。結(jié)果表明：納米銀粒子具有面心立方結(jié)構(gòu)，且均勻地分散在聚合物基體中；微波輻射時間不影響納米銀粒子的形態(tài)；納米銀與基體PAMPS中的氮原子和羰基氧原子存在相互作用，降低了PAMPS基體的熱穩(wěn)定性。

范莉[11]利用化學共沉淀法制備了Ag-ZnO復合材料。將銀、鋅（鎳）溶于濃度為30%的硝酸生成硝酸鹽溶液，經(jīng)過濾、稀釋與可溶性碳酸鹽水溶液反應生成沉淀物，沉淀物溶液pH值≥10，用去離子水洗滌，經(jīng)烘干、焙燒分解后得到銀和氧化鋅的混合粉末。按上述方法制備的Ag-ZnO復合粉末，采用壓制－燒結(jié)－復壓工藝。經(jīng)實驗測定，利用化學共沉淀制備的復合材料中，ZnO粒子細密，分布均勻。添加少量鎳有利于提高耐磨和耐電弧腐蝕性。

Moon等人[12]研究了多脈沖閃光燒結(jié)制備Ag網(wǎng)膜的導電電極。閃光燒結(jié)技術(shù)具有與基于R2R的印刷速度兼容的非常快的燒結(jié)時間。通過金屬納米粒子的等離子體共振將吸收的光能轉(zhuǎn)化為熱能。

黃平等人[13]研究了SrBi4Ti4O15/Ag復合材料的制備及其介電特性，他們采用固相燒結(jié)工藝制備了SrBi4Ti4O15(SBTi)/Ag鐵電復合材料。在燒結(jié)過程中，當溫度達到300℃時,Ag2O將分解為Ag，SBTi 基體中形成金屬Ag顆粒。根據(jù)XRP衍射圖像分析:復合材料由SBTi和Ag兩相組成，沒有出現(xiàn)其它相；與Ag有關的衍射峰的相對強度隨著Ag體積分數(shù)的增加而增大。Ag的加入可以起到促進燒結(jié)的作用。通過在SBTi 鐵電陶瓷中加入微量Ag顆粒，使SBTi鐵電陶瓷的燒結(jié)溫度從1120℃降低到950℃。對材料的介電特性研究的發(fā)現(xiàn)，Ag的加入可以適當提高鐵電陶瓷從室溫到200℃的介電常數(shù)，但對材料的介電損耗影響很小。同時Ag的加入抑制了介溫曲線上的介電常數(shù)的Curie峰。

王松等人[14]利用化學沉積包覆和粉末冶金法相結(jié)合的方法，研制一種新型的Ag-CNTs電接觸材料。與相同工藝制備的Ag-Ni、Ag-SnO2傳統(tǒng)電接觸材料比較，新材料具有更好的耐電弧侵蝕性能和電壽命。DC（25V/15 A）電接觸條件下，經(jīng)10000次分斷操作，其質(zhì)量損失僅為102 mg。試驗設定的4種電接觸條件下，新材料的電壽命均為Ag-Ni和Ag-SnO2材料的2倍。

陳曉華等人[15]研究了燒結(jié)溫度對SPS制備Ag/ La2O3觸點材料的影響。采用放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)制備了Ag/ La2O3觸點材料，研究了燒結(jié)溫度對其致密度、顯微結(jié)構(gòu)及力學性能的影響。Ray等人[16]研究了一種新的放電等離子燒結(jié)Ag-WC電接觸材料的方法。在放電等離子體燒結(jié)中，致密化主要以固態(tài)進行，從而將燒結(jié)溫度限制在粉末混合物的液相線上，否則會導致液相在該過程中滲出，多相的均勻化為固態(tài)擴散。在SPS期間，所生產(chǎn)的觸點已經(jīng)結(jié)合到銅型材上，以消除額外的加工步驟。SPS復合材料具有更均勻的微觀結(jié)構(gòu)，并且比通過常規(guī)壓坯燒結(jié)滲透產(chǎn)生的材料更硬和柔軟。滲透的觸點具有較低的電弧侵蝕，由兩個工藝產(chǎn)生的觸點具有類似的接觸電阻。切換后的微觀結(jié)構(gòu)證實，SPS材料具有多孔接觸表面層，與其沖壓燒結(jié)滲透等效物相反，無裂紋。

Wang等人[17]研究了Ag納米顆粒的無壓低溫快速燒結(jié)技術(shù)，吸附在納米顆粒表面的有機層使其產(chǎn)生一層薄的保護層。通過對銀顆粒的燒結(jié)生成了高密度的孿晶和大量的共格孿晶界，有效地降低了晶界散射效應，從而導致超高導熱率。通過稀釋有機殼，燒結(jié)時間大大縮短，燒結(jié)形態(tài)從松錐狀變?yōu)榫W(wǎng)狀。

3.展望 銀粉是電子工業(yè)中應用最為廣泛的一種金屬粉末。近幾十年來，隨著科學技術(shù)的進步，特別是電子工業(yè)的高速發(fā)展，銀粉的制備無論在技術(shù)還是設備上都取得了長足的進展，已經(jīng)相當成熟。銀基通斷接觸材料是銀消費的主要領域，開發(fā)新的導電系數(shù)高、抗電磨損性能和抗熔焊性好、接觸電阻低、有滅弧作用、加工性能好的銀基合金接點材料，是取得良好經(jīng)濟效益的重要途徑。現(xiàn)在，銀基材料燒結(jié)工藝多種多樣，有借助于傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝，也有新發(fā)展的工藝。總的來說，如何控制燒結(jié)溫度和時間，制取優(yōu)良性能的材料依然存在問題。隨著科技的發(fā)展，對燒結(jié)機理的深入研究，必將會發(fā)展出更佳的工藝。

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