1、大型氢氧化铝稀相流态化焙烧炉的发展！
与传统的回转窑焙烧相比，A1(OH)3稀相流态化焙烧炉(丹麦史密斯公司引进GSC炉)因具有热耗低、产品质量好、自动化水平高、占地面积小、环境污染轻等优点而得到广泛应用。到目前为止，已经投用的流态化焙烧炉设计能力为世界焙烧氧化铝总量的80％以上，采用流态化焙烧炉已成为世界氧化铝工业必然的发展趋势。
目前我国焙烧炉大多是从国外引进的，所用的内衬材料也由国外公司设计，并以引进为主。
但引进焙烧炉在内衬设计及选材中存在许多问题，主要有：
（1）实际运行过程中炉体表面温度高，系统热损失较大，能耗很高又恶化了工作环境。
（2）产品中的杂质二氧化硅的增值较大，原因之一是耐火材料的耐磨性能较差和表面龟裂脱落。
（3）系统中特别是旋风的进口及炉体的锥部，出现较多裂纹，主要是由结构设计欠缺和材料热膨胀的不均匀造成的。
（4）系统中耐火材料预留的膨胀缝较多，在膨胀缝处选用的材料经高温及风吹后脱落，造成物料穿帮。
（5）部分炉顶采用刚性F形吊挂砖吊挂和侧壁刚性锚固砖与锚固件结合，由于炉衬结构力学问题，特别是受热不均匀及炉衬发生力学结构变化时，出现较严重的爆砖、浇注料脱落现象。
（6）在第四级冷却旋风和第一级预热旋风，由于温度较低，没有设计内衬，而是使用外保温的形式减少散热，旋风筒磨损严重，影响寿命。
（7）局部砖松动脱落时不易修补。
因此，开发高性能的新型浇注料和合理的炉衬结构，辅之以合理的施工烘炉技术，是减少引进稀相流态化焙烧炉炉衬损毁、降低能耗，达到引进大型氢氧化铝稀相流态化焙烧炉炉衬技术国产化的关键。
2、大型氢氧化铝稀相流态化焙烧炉应用技术
针对上述问题，本课题制定如下研究方案：
（1）通过对焙烧炉内衬进行新型材料应用的试验，找到适合在稀相流态化焙烧炉上使用的收缩率小、表面光滑、耐磨不脱落、寿命长的新型不定形耐火材料，达到利用国内天然材料代替国外合成材料的最终结果。
（2）根据焙烧炉的结构特点，通过力学计算，确定最佳的炉衬结构；以保证温度和磨损、热震力等工艺要求。
（3）解决炉衬之间的膨胀缝预留，增加材料的柔韧度，防止炉衬开裂造成的保温层贯通损坏的情况；同时开发和优化合理的施工及烘炉和维护技术。
（4）对耐火浇注料局部破损严重部分寻找可行的修补施工工艺路径和材料；
（5）对局部裂缝过大部分和伸缩缝过大部分寻找可行的修补施工工艺路径和材料；
（6）对内衬表面磨损冲刷严重者，通过涂抹刚玉质涂抹料来增加表面耐磨的可行性。
2.1流态化焙烧炉用耐火材料的开发
以棕刚玉、特级矾土为主要原料，采用多级配料。系统研究了结合剂种类、加入量，Si02微粉加入量、A1203微粉加入量、蓝晶石加入量等对浇注料常规理化性能、热震稳定性和常温耐磨性能的影响。
并在此基础上优化浇注料的基质组成，研制出LH-系列抗酸(碱)侵蚀高性能耐磨耐火浇注料，其理化指标均超过进口浇注料（见下图）。
材料相组成为刚玉和莫来石浇注料的结构均匀。适量膨胀剂的加入减少了材料在高温使用过程的收缩。骨料周围由结合相紧密包围，结构致密。因此材料具有较高的耐磨性、抗热震性和低的线收缩率，主要性能指标与进口产品DCL系列相近。
为充分发挥不同材料的功效，降低成本，不同性能的材料应用于焙烧炉不同部位：
（1）莫来石质浇注料长期使用温度在1300℃以下，线膨胀率在-0.2％以下，有很好的抗热震性，不易磨损，用于AO2、PO2-、PO4等单位设备下锥体部分。
（2）专用高温耐磨浇注料在200～1200％温度范围内均能保持其强度，并具有较好的高温柔韧性和耐急冷急热性，高强度、耐冲刷和磨损，用于各设备的下料管。
（3）高档刚玉-莫来石质浇注料具有优异的高温强度和体积稳定性，用于系统1500～1700℃的高温区(P04的炉膛和PO3进气口部分)。
2.2炉衬结构设置
针对流态化焙烧炉炉衬常见的因高温造成的系统损失和常见的裂纹、膨胀处材料脱落、结构不合理等问题，在耐火材料炉衬结构设计中采取如下措施：
（1）GSC炉炉衬结构设计和旋风冷却器CO、CO2、C03、主焙烧炉P04、热风分离旋风筒P03、旋风预热器PO2，、上升管斜顶和炉本体顶由F砖刚性吊挂设计为柔性非金属吊挂砖加浇注料，保持炉顶稳定，PO3烟道部分用高温骨架加固。
（2）炉体侧壁刚性止推锚固砖改为耐热合金锚固件，变侧壁的固定锚固力为牵拉力适应炉墙热膨胀力变化方向。
（3）炉体所有结构层问松弛部位和临界、转折部位进行炉衬的耐热合金锚固件加固。
（4）炉体所有耐磨炉衬的下料管加锚固件稳定系统运行；主焙烧炉P04和热风分离器PO3过渡带采用柔性组合炉衬，适应工艺运行炉体刚性结构上产生的巨大的撕裂力。旋风冷却器CO、旋风预热器等有芯分离器中心筒与边缘相连采用柔性加固梁稳定中心筒。
（5）旋风冷却器CO、C02、C03、主焙烧炉、热风预热器P02、分离预热器P02、下坠体均设耐热钢为锚固件的纵横的抱箍梁加固并浇注洛华系列LH一1500抗酸(碱)腐蚀耐磨耐火浇注料，锥体加装检修孔。
（6）所有“GSC”炉衬施工为柔性保温+刚性保温+工作衬结构的多层复合结构，解决Al-Si纤维水化这一进口窑炉通病；以隐性柔性膨胀取代所有“刚性纤维毡四周框大于1cm预补偿膨胀”。根据耐火材料性质精确计算膨胀间隙，以防止炉衬投运后沿膨胀缝剥落、掉块跑料烧炉壳。
（7）按各种材料的收缩特性和外部设备钢壳的结构特点设置预留膨胀缝，以避免炉体的贯穿缝。
以上结构辅以适当变换工作衬耐火材料某些位置的品种和特性，使其完成良好的过渡。
3、炉衬施工技术
（1）“GSC”炉衬特殊锚固件的开发。
根据流态化焙烧炉各部位的结构支撑特点，工艺运行参数先对炉墙各部位的参数进行计算设定，然后设计制作不同规格不同尺寸形状的不锈钢圆钢锚固件，用锚固件与炉壳的牵引力，钢锚件自身与炉墙的热膨胀差来牵制、破坏和消解炉墙在某处某方向的破坏性撕裂力。
（2）膨胀缝的预留。
通过采用合理的膨胀缝预留方法(重力负荷膨胀缝、柔性膨胀缝、结构膨胀缝)，使在施工中刻意预留的膨胀缝随整体施工一块变成隐形缝或半缝，使炉衬成为整体结构，炉衬从分块设置变为整体设置，炉衬向炉壳散热减少，炉墙强度和稳定性大大提高。此项技术使整体浇注的工业窑炉衬节能3％～5％，侧壁炉衬使用寿命提高一倍以上。
（3）水平、垂直加固抱箍梁的布置。
新的结构设计简体均设纵横加固抱箍梁，以耐热不锈钢锚固件作骨架，注意和炉顶衔接的抱箍梁要以40mm厚Al-Si纤维毡分隔。
（4）上升烟道的固定。
保持抱箍梁施工的完整性以便稳定炉顶，使炉顶和旋风筒体侧墙脱开，解决力学支撑分配，适应高温和超高炉体的固有振荡，施工时预留合适的膨胀，消除边界应力。
（5）炉顶采用分立式非金属柔性吊挂支模后浇注工作层重质浇注料，浇注或砌筑轻质料(砖)敷设保温层形成复合炉顶。
（6）P03、P04等设备之间膨胀节部件的设置。
由于P03和PO4高温工艺操作条件和烟道连接之间没有缓冲结构的特点，必须设置膨胀节部件，以防止撕裂，施工时按新设计做好组合炉衬，以便较大范围地保证炉衬可以活动，使联结部保持一定的柔韧性，延长炉衬的寿命。
3、引进大型氢氧化铝稀相流态化焙烧炉采用新型炉衬后，炉衬寿命延长，炉壳温度降低，热效率提高；生产的氧化铝质量稳定，能耗降低；该技术在多家大型氢氧化铝焙烧炉上得到应用，在延长炉衬寿命、改善作业环境、降低能耗、降低生产成本等方面成绩显著，顺应了当前节能降耗的集约型经济发展潮流。
