介紹
原材料經煅燒後,去除了其中大部分的水分和揮發分,體積隨之收縮,密度、強度和導電性相應提高。煅燒的目的,一是提高原材料的性能,二是使原材料的體積穩定,這樣成型後的生製品才能在以後的焙燒過程中不產生裂紋。
原材料性能的改善是以熱處理時的溫度為條件,煅燒溫度與煅燒質量有很大關係,要根據原材料的種類和製品的用途以及爐子的結構型式決定。在確定煅燒溫度時各個國家還因其技術觀點不同而有差異,一般美國和前蘇聯控制的煅燒溫度較高,而法國和日本則較低。
表明煅燒質量的是煅後料的理化指標,例如電阻率,真密度,含氫量等。各國按習慣只分析其中某些指標,前蘇聯只測定電阻率,中國則測定電阻率和真密度,美國除測定電阻率、真密度外,還測定含氫量及做成電極試樣的線膨脹係數(CTE)。
煅燒特點
炭素原材料的特性決定了煅燒的特 點。
(1)由於炭素原材料的主要成分是碳,其具有可燃性,因此在整個煅燒過程中應儘量避免和空氣直接接觸,以減少氧化損失。可見煅燒以採取間接加熱方式為宜,在直接加熱時要儘可能建立還原氣氛,對過剩空氣量進行嚴格控制。
(2)炭素原材料都含有一定量的揮發分,這是一種發熱量很高的可燃成分。在煅燒過程中揮發分逐漸排出,如能加以利用,可以回收可觀的熱量,降低煅燒的熱耗;但如利用不善,也會帶來堵塞和損壞設備以及污染環境的弊端。
爐型及分類
國內外用於炭素材料煅燒的爐型主要有迴轉窯、罐式煅燒爐、迴轉床煅燒爐、電煅燒爐和焦爐等。這些爐型由於爐體結構、工藝條件的不同,在熱源、傳熱方式和煅燒氣氛上有顯著差別。罐式煅燒爐和焦爐同屬一種間接加熱的類型。火道中煙氣的熱量是通過作為火道壁的耐火磚傳給被煅燒料。迴轉窯和迴轉床煅燒屬於另一種直接加熱的類型。高溫煙氣與被煅燒料直接接觸,此時的炭質燒損較之前一種基本隔絕空氣的加熱類型要大。電煅燒爐是把被煅燒料作為電阻發熱體,將電能轉化為熱能,實現對被煅燒料自身加熱。
煅燒爐可以從不同的角度進行分類。按熱能供給方式可分為燃料燃燒與電熱兩種,按爐床型式可分為迴轉式和固定式,按被煅燒料的加熱方式可分為間接加熱、直接加熱、自身加熱。
爐型選擇
爐型不同,在技術上就具有不同的特點。在選用時應根據原材料的種類,煅燒料和用途及由此而決定的對煅燒的不同技術要求,進行技術經濟比較,因地制宜結合具體情況而定。
罐式煅燒爐煅燒質量好,炭質燒損小,比較容易實現利用炭素原材料本身揮發分進行煅燒,不加或少加燃料。對煅燒能力不大的工廠是合適的。但罐式煅燒爐投資較大,勞動條件較差,環保治理較難,維修費用高,不易實現自動化操作。
迴轉窯產能大,自動化程度高,投資相對來說少。對需要大規模煅燒的工廠是合適的,是當前國際上廣泛採用的石油焦煅燒設備。其主要缺點是炭質燒損較大,維修量較大。
電煅燒爐由於產能小,生產成本高,所以一般只在產能小的電炭廠或要求生產高質量的陰極炭塊和高爐炭塊時才選用。因為這種爐子能達到1500~2100℃的高溫,使無煙煤達到半石墨化狀態。用它製成的陰極炭塊和高爐炭塊在高溫下仍能維持較高的機械強度和抗氧化性能。且因為在高溫煅燒時驅除了無煙煤中的硫和酸性氧化物,而減少了與鹼性雜質的反應,從而可以大大延長鋁電解槽和高爐的使用壽命。
迴轉床煅燒爐是20世紀70年代才出現的新爐型。它的特點是設備結構簡單,產能大,適合於大規模集中煅燒,操作連續化自動化程度高。這種爐型現在還只在世界少數幾個國家採用。
焦爐是煉焦的專用爐窯,但也可用於炭素材料的煅燒。由於煅燒溫度低,設備投資大、結構複雜、建設周期長,現在已不大採用。
煅燒爐是炭素企業煅燒這一工序的最重要設備。但國外有些炭素企業不建煅燒爐。生產所需煅後料採用在原料基地大規模集中煅燒,然後再分散供應給炭素企業用戶。這一辦法較之各炭素企業分散煅燒,可以更充分發揮設備技術和管理上的優勢,取得更好的經濟效益。但生產體制是根據國情、工業發展水平、生產規模等不同條件來決定的。
供應炭素企業的炭素原材料除集中煅燒過的煅後料,尚有冶金焦和瀝青焦,因為已在焦爐中經過1200~1300℃的高溫焦化,也可不必再煅燒。但因噴水熄焦,以及在運輸保管過程中又增加了一些水分,因此在使用前尚需進行烘乾。罐式煅燒爐和迴轉窯有時也用於烘乾作業,但這對設備的利用是不經濟的,大量排出的水分對襯磚的壽命不利,應設定專門的烘乾設備。所謂迴轉乾燥窯、罐式烘乾爐,實際是迴轉窯、罐式煅燒爐的簡化裝置。因為烘乾溫度低,可以用廢煙氣作為烘乾的熱源。烘乾時排出的水分,一般隨煙氣帶走,罐式烘乾爐應專門留設排出水分的通道,使水分及時進入煙道或直接排出爐外。