沸腾焙烧炉结构及其用耐火材料的种类

一、沸腾焙烧炉的应用

沸腾焙烧是流态化技术在冶金工业中的具体应用，为达到下一步冶金工序的要求，将物料进行氧化焙烧、半氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧或半硫酸化焙烧等作业的热工设备。

沸腾焙烧炉的工作原理是将空气从炉底送入，经空气分布器进入炉内，当空气以一定的流速自下而地吹过颗粒状料层，整个料层在空气的搅动下，炉料粒子互相分离，并上下翻腾，只要风速不超过一定限度，炉料粒子就在一定的高度范围内处于悬浮状态，造成矿粒与气体接触的最好条件，使焙烧过程气固间热交换速度快，反应十分激烈，并且料层温度均匀。通过控制焙烧温度、炉料停留时间、鼓入不同成分的气体等措施，可实现不同的的焙烧作业。

沸腾焙烧炉产出焙砂质量好，生产率高，操作简单，便于实现牛产连续化和自动化等一系列优点，因此在冶金工业中得到广泛应用，例如，锌精矿、铜精矿的氧化焙烧和硫酸化焙烧，金精矿、含钴硫铁精矿的硫酸化焙烧，锡精矿的氧化焙烧，高钛渣的氧化焙烧，汞矿石焙烧，富镍冰铜氧化焙烧，镍精矿半氧化焙烧，含镍钴红土矿的加热和还原也利用沸腾炉进行生产。

北京有色冶金设汁研究总院开发的浆式进料沸腾焙烧炉，已于1992年成功地用于屮原黄金冶炼厂大型工业生产。其优点在于省却了精矿干燥工序，避免了粉尘污染及精矿飞扬损失；焙烧温度易于调节；该岗位操作环保条件好。

沸腾炉焙烧的缺点是烟尘率高，达到20%〜55%，给烟气净化处理增加复杂性。

二、沸腾焙烧炉炉体结构

沸腾焙烧炉炉体结构如下图所示，炉体外壳一般由钢板焊制而成，其内衬由耐火材料所构成，炉体结构比较简单，整个炉体可分成上中下三部分。上部是炉膛，它包括沸腾层段和上部焙烧空间段，整个炉膛用耐火材料砌筑成中空的焙烧室，各种精矿的沸腾焙烧过程，就在炉膛进行。中部是炉底气体分布装置，通常称作空气分布板，其作用是支承炉内物料并均匀分布气体。下部是风箱，其作用是尽可能使气体从风管进入风箱的气体动压头转变成静压均匀分布，因此风箱的容积必须足够大。

三、炉体结构用耐火材料

炉体不同部位的结构和使用的耐火材料分述如下：

（1）炉底气体分布装置。炉底气体分布装置对炉内物料沸腾状态、增强气固接触、防止滞留物料，起着关键的作用，是焙烧炉正常生产很重要的部件。它必须满足下列要求：一能支承炉内物料；二能均匀分布气体并创造良好的起始流态化条件；三能抑制聚式流态化原生不稳定性的恶性引发。也就是要考虑气体从气体分布装置喷出的一瞬间的流型和湍流程度，创造一个良好的气固接触条件。

炉底气体分布装置结构如下图17-2所示，该图是两种耐火材料构成隔热层的气体分布装置。下图17-3是单一耐火材料隔热层的气体分布装置。在高温操作条件下，隔热层可保护花板不发生热变形或损坏，炉底花板由钢板制成，风帽由耐热铸铁或耐热合金钢制成，填料隔热层一般厚度为230〜250mm。

两种耐火材料组合成隔热层的上层抹面厚度为50〜100mm，隔热层材料配比见表17-1。

单一耐火材料隔热层耐火浇注料为铝酸盐耐火浇注料，其组成材料及配比如下：

矾土水泥12%〜20%，高铝矾土熟料粉（粒度小于0.088mm的要大于85%）为0〜15%，高铝矾土熟料（粘度小于3mm的占15%，粒度3〜6mm的占20%，粒度6〜15mm占40%），外加水8%〜12%。

（2）炉墙砖体。炉墙内衬一般采用耐火粘土砖砌筑，近年来新建的大型沸腾炉采用高铝砖砌筑，在粘土砖或高铝砖外面，砌筑保温砖（硅藻土砖或高强轻质粘土砖），在保温砖与炉壳钢板之间填充隔热材料（石棉板、硅藻土）。

（3）燃烧道砖体，沸腾焙烧炉沸腾层以上视炉膛直径大小设有1〜4个燃烧器，供烤炉和开炉加热炉料用，由于沸腾炉为圆柱形炉墙，而锥台形燃烧道要倾向沸腾层料面，使燃烧道砖体均为异型砖，给设计和制造带来很大困难，且每一砖型的用砖数量有限。因此多数设计均用铝酸盐水泥耐火浇注料在现场浇制，给砖块的设计、制造、现场施工都带来方便。

（4）炉顶结构。沸腾焙烧炉球形炉顶采用耐火砖砌筑或耐火浇注料浇灌而成。

耐火砖砌筑的球顶，球顶厚度常采用230mm、250mm或300mm，视炉膛直径大小而定。耐火砖砖形需根据球顶直径大小而配置若干种异型砖，搭配砌筑或按每环一个砖型砌筑，常用砖体材质为耐火粘土砖或高铝砖。在耐火砖球顶外敷设约200mm左右隔热材料，隔热材料常选用轻质粘土砖、硅藻土、矿渣棉、蛭石及膨胀珍珠岩等。

耐火浇注料捣制成的炉顶，由于浇制炉顶的整体性较好，施工过程较简单，因此在中小型炉子上得到采用。

浇注炉顶可采用整体式浇注，也可根据炉顶直径大小分数片浇注，通常分作6〜8片。浇注炉顶厚度一般为200〜250mm.在炉顶上部再敷设100〜150mm隔热材料，如矿渣棉、蛭石等，上部盖18号25mm*25mm铁丝网，表面用1:2水泥砂浆抹面。

（5）其他。在炉体上尚设有投料口、排料口、人孔门，冷却装置的安装门洞、炉膛上部清理孔及排烟口等所用耐火材料的材质与炉墙相同。