1、炭素焙烧工炭素焙烧工第九章第九章 铝用炭阳极焙烧铝用炭阳极焙烧 9 9.1 1 焙烧及焙烧及焙烧的目的焙烧的目的 9 9.1.11.1焙烧的定义：焙烧的定义：炭素炭素生坯在生坯在填充料保护填充料保护下（防氧化、变形），下（防氧化、变形），隔绝空隔绝空气气进行进行高温热处理高温热处理，使，使煤沥青炭化煤沥青炭化的工艺过程称的工艺过程称焙烧焙烧 9 9.1.21.2焙烧的过程及作用：焙烧的过程及作用：煤沥青煤沥青 沥青焦沥青焦 粘连骨、粉料粘连骨、粉料 连接成整体连接成整体 理化性质变化理化性质变化 改善改善（机械、理化）机械、理化）指标。指标。9 9.1.31.3焙烧的目的：焙烧的目的：1.排除
2、挥发份：排除挥发份：挥发分，降低热稳定性。生品挥发分，降低热稳定性。生品约约13131616 d d焙焙 (4)(4)真密度：（真密度：（挥排、孔增、焦化、体收）挥排、孔增、焦化、体收）略有增加略有增加 (5)(5)抗压强度：抗压强度：一般一般低于生制品低于生制品炭制品焙烧过程中理化指标的变化表炭制品焙烧过程中理化指标的变化表指标指标生坯生坯焙烧品焙烧品指标指标生坯生坯焙烧品焙烧品挥发分挥发分 1316 100004560径向收缩径向收缩1 气孔率气孔率 34 2530体积收缩体积收缩23焙烧过程对阳极理化性能的影响焙烧过程对阳极理化性能的影响温度温度/性能变化性能变化影响结果影响结果200沥
3、青热膨胀，释放过程压力。沥青热膨胀，释放过程压力。密度减小，骨料连接力略变小。密度减小，骨料连接力略变小。150350沥青热解膨胀、重组，湿润干沥青热解膨胀、重组，湿润干料。料。引起炭碗塌落、变形，强度、渗引起炭碗塌落、变形，强度、渗透性受影响。透性受影响。350450释放轻组分。释放轻组分。骨料的振实容重减小。骨料的振实容重减小。450600重组分焦化，大量释放挥发分。重组分焦化，大量释放挥发分。热传导梯度形成的张力引起内部热传导梯度形成的张力引起内部膨胀膨胀/收缩，裂纹释放应力。收缩，裂纹释放应力。600900再焦化，挥发分应力减小。再焦化，挥发分应力减小。无明显变化。无明显变化。9001
4、200 晶体重组、粘结焦生长，骨料晶体重组、粘结焦生长，骨料生长变小。生长变小。收缩张力减小，温度大的变化会收缩张力减小，温度大的变化会出现大裂纹。出现大裂纹。9.2.3 焙烧曲线的制定焙烧曲线的制定 曲线要既符合反应的客观规律，又考虑炉型、填料、产品的曲线要既符合反应的客观规律，又考虑炉型、填料、产品的品种规格、挥发分等情况。它包括：速度、时间、最高温度品种规格、挥发分等情况。它包括：速度、时间、最高温度产量和质量。产量和质量。基本原则基本原则：（：（5 5）1.根据产品在焙烧过程中的变化规律制定焙烧曲线根据产品在焙烧过程中的变化规律制定焙烧曲线 200200前，坯体无显著物理、化学变化，防
5、空头、变形前，坯体无显著物理、化学变化，防空头、变形快快；700700后，粘结剂焦化基本结束，后，粘结剂焦化基本结束，快快。200200500500，是挥发分大，是挥发分大量逸出过程，升温量逸出过程，升温速度控制速度控制。遵循。遵循“两头快，中间慢两头快，中间慢”的原则。的原则。2.根据产品种类和规格制定升温曲线根据产品种类和规格制定升温曲线 (1 1)炭块不石墨化，烧成温度炭块不石墨化，烧成温度13001300左右；电极需经过石墨化，左右；电极需经过石墨化，烧成最高温度控制在烧成最高温度控制在12001200。8001000 8001000 种类种类 (2)(2)预焙阳极炭块制品截面大，内外
6、温差大，为减少裂纹废品，预焙阳极炭块制品截面大，内外温差大，为减少裂纹废品，升温曲线要求长，升温速度慢；小直径则相反。升温曲线要求长，升温速度慢；小直径则相反。规格规格 3.根据炉型结构制定焙烧曲线根据炉型结构制定焙烧曲线 带盖与敞开炉不同，传热、温差亦不同。带盖与敞开炉不同，传热、温差亦不同。新环式炉：窄料箱、宽火道、新环式炉：窄料箱、宽火道、“W”W”型炉墙气流分布和炉底材料型炉墙气流分布和炉底材料的低密、高强、低导热等。温差小、传热快的低密、高强、低导热等。温差小、传热快可缩短曲线。可缩短曲线。40h40h、36h36h、32h32h、28h28h、24h24h、22h22h；（；（19
7、2h192h、168h168h)4.根据填充料的种类和燃料种类制定焙烧曲线根据填充料的种类和燃料种类制定焙烧曲线 导热导热性、透气性；燃料的热值、燃烧位置。性、透气性；燃料的热值、燃烧位置。5.根据生制品的组成、性质制定焙烧曲线根据生制品的组成、性质制定焙烧曲线 (1)(1)生制品的生制品的体积密度大体积密度大，升温速度要，升温速度要慢慢，体积密度，体积密度小小，升，升温速度要温速度要快快些。些。(2)(2)生制品生制品粘结剂用量偏大粘结剂用量偏大，升温速度可以，升温速度可以快快些，用量偏小，些，用量偏小，升温速度可以升温速度可以慢慢些。些。(3)(3)生制品中生制品中骨料粒度大骨料粒度大，升
8、温速度可，升温速度可慢慢些，曲线长；骨料些，曲线长；骨料粒度小，升温速度可快些，曲线短一些。粒度小，升温速度可快些，曲线短一些。240h240h、280h280h、180h180h。有关的升温曲线举例有关的升温曲线举例（p196p196）(1)(1)240h6室运转升温曲线室运转升温曲线40h (2)180h(2)180h焙烧升温曲线焙烧升温曲线36h36h 9.2.4 炭素焙烧产品的缺陷炭素焙烧产品的缺陷(5)1.纵裂纵裂沿长度方向的裂纹，原因：沿长度方向的裂纹，原因：(1)(1)生坯装炉时靠火道墙太近，导致局部升温过快。生坯局生坯装炉时靠火道墙太近，导致局部升温过快。生坯局部表面的挥发份分
9、解速度过快，使生坯产生不均匀膨胀和收缩。部表面的挥发份分解速度过快，使生坯产生不均匀膨胀和收缩。(2)(2)升温曲线不合理。在挥发份大量排除阶段，升温过快，升温曲线不合理。在挥发份大量排除阶段，升温过快，从而造成产品的内外温差过大，产生内应力而引发裂纹。从而造成产品的内外温差过大，产生内应力而引发裂纹。(3)(3)冷却期降温过快，产品表面与内部收缩不一致，产生内冷却期降温过快，产品表面与内部收缩不一致，产生内应力而引发裂纹。应力而引发裂纹。(4)(4)若存在生坯粘结剂用量不准或挤压力不足，生坯内部结若存在生坯粘结剂用量不准或挤压力不足，生坯内部结合有缺陷，产生裂纹的可能性也将大大增加。合有缺陷
10、，产生裂纹的可能性也将大大增加。2.横裂横裂宽度、高度方向裂纹，原因：宽度、高度方向裂纹，原因：（1)1)挤压成型时，糊料温度较低，挤压压力不足或时间较短。挤压成型时，糊料温度较低，挤压压力不足或时间较短。(2)(2)挤压机加压柱塞返回时将料室内糊料拉断，再次挤压时挤压机加压柱塞返回时将料室内糊料拉断，再次挤压时没有接合好。没有接合好。(3)(3)前后两种糊料的差别较大而且结合不好，生坯内部结构前后两种糊料的差别较大而且结合不好，生坯内部结构有缺陷。有缺陷。(4)(4)原料煅烧程度不足，焙烧时骨料颗粒产生二次收缩，可原料煅烧程度不足，焙烧时骨料颗粒产生二次收缩，可能在产品表层出现不规则的小裂纹
11、能在产品表层出现不规则的小裂纹(网状裂纹网状裂纹)(5)(5)粘结剂用量偏少，粘结力差。粘结剂用量偏少，粘结力差。(6)(6)升温过快，导致上下温差过大。升温过快，导致上下温差过大。(7)(7)升温中停炉，外界氧气通过填充料渗透到制品的表面，升温中停炉，外界氧气通过填充料渗透到制品的表面，粘结剂氧化，制品体积密度变化大、分界明显而导致裂纹。粘结剂氧化，制品体积密度变化大、分界明显而导致裂纹。3.弯曲及变形，弯曲及变形，原因原因：(1)(1)生坯糊料含粘结剂数量偏多，焙烧时易出现弯曲变形。生坯糊料含粘结剂数量偏多，焙烧时易出现弯曲变形。(2)(2)装炉操作不当，如料箱温度过高，装炉延续时间过长，
12、装炉操作不当，如料箱温度过高，装炉延续时间过长，装入生坯后未及时用填充料填塞固定生坯。装入生坯后未及时用填充料填塞固定生坯。(3)(3)填充料水分大，没有填实或棚料引起产品四周局部空区。填充料水分大，没有填实或棚料引起产品四周局部空区。(4)(4)装炉时生坯不垂直或上下层产品搭配不合理，下层产品装炉时生坯不垂直或上下层产品搭配不合理，下层产品受压较大，易弯曲变形。受压较大，易弯曲变形。(5)(5)炉室状况不佳，造成局部填充料漏掉或吸走，出现无料炉室状况不佳，造成局部填充料漏掉或吸走，出现无料空区。空区。4.氧化，氧化，原因：原因：(1)(1)产品装炉时生坯周围填充料未填实或焙烧时填充料局部产品
13、装炉时生坯周围填充料未填实或焙烧时填充料局部沉陷，致使产品局部暴露在高温中。沉陷，致使产品局部暴露在高温中。(2)(2)顶部填充料厚度不够。顶部填充料厚度不够。（3)3)产品出炉后未及时散开，聚集在一起而导致温度升高。产品出炉后未及时散开，聚集在一起而导致温度升高。（4)4)炉箱砌体有裂缝，高温气体进入料箱接触产品。炉箱砌体有裂缝，高温气体进入料箱接触产品。(5)(5)重复焙烧，氧气透过填充料，使表面氧化。重复焙烧，氧气透过填充料，使表面氧化。5.碳碗塌陷或变形，碳碗塌陷或变形，原因：原因：(1)(1)装炉时填充料未填实炭碗空间，炭碗周缘软化时因重力装炉时填充料未填实炭碗空间，炭碗周缘软化时因
14、重力作用而脱开。作用而脱开。(2)(2)产品在焙烧软化阶段因停电、停负压等而升温中断、间产品在焙烧软化阶段因停电、停负压等而升温中断、间歇，造成炭碗温度升降突变，在低温预热阶段时间较长。歇，造成炭碗温度升降突变，在低温预热阶段时间较长。(3)(3)成型糊料成分不均匀或生块炭碗区存在应力或裂纹缺陷。成型糊料成分不均匀或生块炭碗区存在应力或裂纹缺陷。(4)(4)粘结剂用量过大，在软化阶段骨料下沉。粘结剂用量过大，在软化阶段骨料下沉。(5)(5)骨料粒度较大，其比表面积小，骨料与粘结剂的接触面骨料粒度较大，其比表面积小，骨料与粘结剂的接触面积小，造成生坯制品焙烧时粘结剂迁移，产生变形。积小，造成生坯
15、制品焙烧时粘结剂迁移，产生变形。关于升温速度的影响关于升温速度的影响 升温慢升温慢足够时间进行分解聚合足够时间进行分解聚合析焦量多，结焦密度大析焦量多，结焦密度大 内温度场均匀内温度场均匀应力小应力小防止裂纹防止裂纹；升温快升温快有机分子来不及分解聚合被排出有机分子来不及分解聚合被排出析焦量减少析焦量减少 挥发分排出激烈挥发分排出激烈内外温差大内外温差大容易产生裂纹容易产生裂纹。9.3 9.3 焙烧炉焙烧炉 环式焙烧炉环式焙烧炉（敞开式阳极敞开式阳极、带盖式石墨、阴极）；、带盖式石墨、阴极）；倒焰窑、隧道窑等。倒焰窑、隧道窑等。敞开环式焙烧炉结构（敞开环式焙烧炉结构（p198）独特的火道墙设计
16、：使温度均匀、温差独特的火道墙设计：使温度均匀、温差50、终温、终温118020、周期短（、周期短（28h）、自动控制、装料量大、节能）、自动控制、装料量大、节能（2.0Gj/t）。）。1.混凝土炉壳混凝土炉壳底部连续排列混凝土槽形板，减少炉底散热，底部连续排列混凝土槽形板，减少炉底散热，壳壁厚减壳壁厚减4040；2.炉底及侧墙炉底及侧墙使用多层保温材料、砖缝与膨胀缝错开，形使用多层保温材料、砖缝与膨胀缝错开，形成曲折膨胀线路，保持砌体气密性，底温成曲折膨胀线路，保持砌体气密性，底温160160；侧墙炉底同样；侧墙炉底同样设计思路（侧设计思路（侧110110）3.火道墙和横墙火道墙和横墙用水模
17、型和计算机优化设计，温度分布均用水模型和计算机优化设计，温度分布均匀，升温快：火道匀，升温快：火道12001200保持一段，阳极保持一段，阳极11801180 20 20。火道的降。火道的降温粘土可代高铝，抗热震性好，利于间断用。横墙不设排烟孔，温粘土可代高铝，抗热震性好，利于间断用。横墙不设排烟孔，4 4个孔在个孔在400mm400mm预制砖火道墙上。预制砖火道墙上。4.连通烟道连通烟道在在两端壳外用金属烟道，保证了接口和形状，两端壳外用金属烟道，保证了接口和形状，阻力小；阻力小；轻质内衬，轻质内衬，降蓄热，减少降温，保证炉室均匀加热。降蓄热，减少降温，保证炉室均匀加热。5.排烟道排烟道无衬
18、砖无衬砖U U形钢烟道、金属膨胀节。形钢烟道、金属膨胀节。焙烧过程的调节原则焙烧过程的调节原则：1 1、300300以前快速升温，减少制品上、下性能差异；以前快速升温，减少制品上、下性能差异；2 2、350350550550段，放慢升温速度，防止制品裂纹，同时保证挥段，放慢升温速度，防止制品裂纹，同时保证挥发分充分燃烧；发分充分燃烧；3 3、各火道负压均匀，火道均匀升温，火道间温差最小；、各火道负压均匀，火道均匀升温，火道间温差最小；4 4、增加保温时间，减少裂纹产生；、增加保温时间，减少裂纹产生；5 5、防止隔墙局部过热（采用脉冲加热），保证耐火砖寿命。、防止隔墙局部过热（采用脉冲加热），保
19、证耐火砖寿命。位置位置温度区间（温度区间（）升温速度（升温速度（/h)h)负压负压(pa)控制情况控制情况1p250550912控制控制2p5507505.05.880100非控制非控制3p7509004.05.54060非控制非控制4p90010504.58.0控制控制5p1050115035控制控制6p1150120001.513控制控制焙烧炉的基本控制范围焙烧炉的基本控制范围 9.4 正常焙烧作业的管理正常焙烧作业的管理 焙烧的管理过程主要为：焙烧的管理过程主要为：温度管理温度管理和和负压管理负压管理 一、温度管理的基本点一、温度管理的基本点：燃烧架处各火道温度（燃烧架处各火道温度（4p
20、4p、5p5p、6p)6p)，850850；排烟室（排烟室（1p1p）各火道挥发分温度；）各火道挥发分温度；总管烟气温度；总管烟气温度；冷却区降温过程管理。冷却区降温过程管理。二、负压管理的基本点二、负压管理的基本点：总管总管负压（负压（2000pa)2000pa)；预热区排烟炉室（预热区排烟炉室（1p1p）各火道各火道负压负压(80(80100pa)100pa)；自然冷却区（自然冷却区（7p7p）零压零压管理。管理。强制加热区的管理强制加热区的管理：基准设定（明）基准设定（明）850起，焙品已焦起，焙品已焦化、但不完全化、但不完全保证火道热量的供给，保温度、保证火道热量的供给，保温度、120
21、0恒温。恒温。满足条件满足条件：1、足够的空气，并与燃料充分混合、足够的空气，并与燃料充分混合 零压架处为零压架处为01pa负压，负压，保证空气顺利进入；保证空气顺利进入；2、足够的燃烧空间和时间、足够的燃烧空间和时间 足够燃料喷射压力及燃烧焰喷射长度，足够燃料喷射压力及燃烧焰喷射长度，确保燃烧空间；确保燃烧空间；3、燃烧产物及时排出管路清洗，燃烧不滞流、燃烧产物及时排出管路清洗，燃烧不滞流。功率变化功率变化肉眼观察火焰肉眼观察火焰：判断燃气和空气的配合适宜情况判断燃气和空气的配合适宜情况 正常正常白天：火焰稻黄色，细长呈火炬状，略白天：火焰稻黄色，细长呈火炬状，略 有白色；有白色；夜间：发白
22、亮。夜间：发白亮。空气多，燃料少空气多，燃料少火焰短，白亮刺眼；火焰短，白亮刺眼；空气少，燃料多空气少，燃料多火焰发暗冒烟；火焰发暗冒烟；空气和燃料都少空气和燃料都少火焰较小；火焰较小；空气和燃料都多空气和燃料都多火焰较大。火焰较大。关于负压关于负压：太大：太大预热区升温快，不符合升温要求；预热区升温快，不符合升温要求；过小过小吸入热空气少，燃烧不完全，炉温上不去。吸入热空气少，燃烧不完全，炉温上不去。负压调整原则负压调整原则：在：在满足升温曲线满足升温曲线前提下，负压调到前提下，负压调到最小程度最小程度。调调温操作温操作：首先：首先保证密封，防止负压流失；保证密封，防止负压流失；其次其次各火
23、道之间纵横温差小；各火道之间纵横温差小；同时同时保证负压能够调整（蝶阀：总管和排烟架风门）。保证负压能够调整（蝶阀：总管和排烟架风门）。冷却区管理：冷却区管理：主要是由冷却架实现降温管理主要是由冷却架实现降温管理 12001200800800（忌快），（忌快），5 510/h10/h；800 800 以下（稍快），以下（稍快），50/h50/h调整冷却架风门开度调整冷却架风门开度 9.5 碳块的装、出炉作业碳块的装、出炉作业 一、一、出炉作业出炉作业 两个步骤：吸出填充料；取出炭块。两个步骤：吸出填充料；取出炭块。出炉温度一般应小于出炉温度一般应小于200。作业时一般要求。作业时一般要求吸出一
24、层取出一层，吸出一层取出一层，不准一次从上部吸到底部，防止出现炭块倒块现象。不准一次从上部吸到底部，防止出现炭块倒块现象。二、装炉要求：二、装炉要求：(1)(1)装炉时炉室空间温度应低于制品粘结剂软化点装炉时炉室空间温度应低于制品粘结剂软化点(一般不高于一般不高于60)60)。(2)(2)炉底填充料的厚度应在炉底填充料的厚度应在100mm100mm以上。以上。(3)(3)层与层之间填充料厚度不小于层与层之间填充料厚度不小于50mm50mm。(4)(4)炭块摆放要求平整炭块摆放要求平整(平整性平整性)，四周对称，四周对称(对称性对称性)。（5)5)装完炉上面覆盖料不小于装完炉上面覆盖料不小于30
25、0mm300mm，以避免产品氧化，并对制，以避免产品氧化，并对制品起品起保温（性）保温（性）作用。作用。(6)(6)填充料粒度应符合要求。填充料粒度应符合要求。(7)(7)填充料填充时要求填充密实填充料填充时要求填充密实(密实性密实性)。三、出炉要求：三、出炉要求：1.1.出炉温度一般应低于出炉温度一般应低于200200或或300300；2.2.一般吸一层填充料，取一层块，以免出现倒块现象。一般吸一层填充料，取一层块，以免出现倒块现象。四、关于填充料：四、关于填充料：1.1.作用作用防止制品氧化、传热、支承制品防止变形。防止制品氧化、传热、支承制品防止变形。2.2.用料用料石油焦、冶金焦、无烟
26、煤、高炉渣、河沙等。石油焦、冶金焦、无烟煤、高炉渣、河沙等。3.3.要求要求导热性导热性好；好；吸附作用吸附作用小（与分散度和表面状态有关，小（与分散度和表面状态有关，尽量少用新鲜料）；尽量少用新鲜料）；透气性透气性较小（较小（0.5mm0.5mm，析焦大、防氧化，析焦大、防氧化)；松装密度大，松装密度大，品种和粒度要保持相对恒定品种和粒度要保持相对恒定，不大于不大于 6mm(6mm(导热鼓包）导热鼓包）。9.6 9.6 环式焙烧炉技术进展环式焙烧炉技术进展(p215)(p215)1 1 适当缩短焙烧周期适当缩短焙烧周期3232282824h24h2 2 改善炉顶封闭性能减少外部空气渗漏改善炉
27、顶封闭性能减少外部空气渗漏后预热室后预热室3 3 改变顺流火焰为逆流火焰焙烧改变顺流火焰为逆流火焰焙烧底部燃烧底部燃烧4 4 燃料燃烧的控制装置和燃烧器的改进燃料燃烧的控制装置和燃烧器的改进喷枪高速若酸嘎器喷枪高速若酸嘎器5 5 采用燃油乳化技术采用燃油乳化技术表面活性剂表面活性剂6 6 采用新型耐火砖，提高烟道使用寿命采用新型耐火砖，提高烟道使用寿命高纯半氧化铝砖高纯半氧化铝砖7 7 使用计算机控制进行优化操作使用计算机控制进行优化操作充分燃烧、提高质量。充分燃烧、提高质量。主要指标主要指标20sj70年代年代20sj80年代年代20sj90年代年代2006年年敞开敞开密闭密闭敞开敞开密闭密
28、闭敞开敞开密闭密闭敞开敞开热耗热耗 Gj/t3.52.42.72.42.42.41.8填料焦耗填料焦耗 kg/t10405405353耐火砖寿命耐火砖寿命 /炉次炉次60100120100150100200最高焙烧温度最高焙烧温度 /1300125011751250116012501135温度稳定性温度稳定性 /12010060100306015 思考题：思考题：1 1、什么叫焙烧？焙烧的目的是什么？、什么叫焙烧？焙烧的目的是什么？2 2、焙烧过程可分为哪几个阶段？各阶段中粘结剂会有哪些变化？、焙烧过程可分为哪几个阶段？各阶段中粘结剂会有哪些变化？3 3、焙烧曲线制定的原则有哪些？一般如何把握
29、？、焙烧曲线制定的原则有哪些？一般如何把握？4 4、分析焙烧废品缺陷的类型和产生的原因。、分析焙烧废品缺陷的类型和产生的原因。5 5、常用炭素焙烧炉分哪几类？、常用炭素焙烧炉分哪几类？6 6、敞开式焙烧炉有哪些优、缺点？日常维护的内容是什么？、敞开式焙烧炉有哪些优、缺点？日常维护的内容是什么？7 7、焙烧控制的原理是什么？焙烧过程中工艺调节的原则是什么？、焙烧控制的原理是什么？焙烧过程中工艺调节的原则是什么？8 8、焙烧管理的主要内容主要有哪些？、焙烧管理的主要内容主要有哪些？9 9、装、出炉各有什么要求？、装、出炉各有什么要求？1010、焙烧炉的填充料有什么要求？、焙烧炉的填充料有什么要求？
30、第十一章第十一章 炭素窑炉的修筑炭素窑炉的修筑 窑炉的性能和寿命，主要取决于窑炉的结构、筑炉材料、窑炉的性能和寿命，主要取决于窑炉的结构、筑炉材料、施工质量和操作条件施工质量和操作条件筑炉材料。筑炉材料。1111.1 1 筑炉材料筑炉材料耐火、隔热、金属和其他材料耐火、隔热、金属和其他材料 11.1.1 耐火材料耐火材料 耐火度在耐火度在15801580（15001500）以上，能抵抗以上，能抵抗温度骤变温度骤变作用、作用、炉炉渣侵蚀渣侵蚀作用，并能承受作用，并能承受高温荷重高温荷重作用的无机非金属材料作用的无机非金属材料耐火耐火材料材料硅酸盐原料硅酸盐原料 1.对耐火材料的要求对耐火材料的要
31、求(1)(1)耐火度要高耐火度要高 受高温物理化学侵蚀、机械破坏作用受高温物理化学侵蚀、机械破坏作用(2)(2)高温结构强度要大高温结构强度要大高荷重软化性高荷重软化性 (3)(3)热稳定性要好热稳定性要好抗热震性抗热震性 (4)(4)抗渣能力强抗渣能力强抗腐蚀能力抗腐蚀能力 (5)(5)高温体积稳定高温体积稳定残余变化小残余变化小 (6)(6)外形尺寸规整、公差要小外形尺寸规整、公差要小 充填物与寿命充填物与寿命 (3)(3)耐火材料的热学性质耐火材料的热学性质 热膨胀：热膨胀：导热率：导热率：比热容：比热容：w/.kg w/.kg 温度传导性：导热系数与体密度温度传导性：导热系数与体密度
32、导电性：温度高导电性：温度高 、纯度高、纯度高 (4)(4)耐火材料的力学性能耐火材料的力学性能 随温度升高而增加，随温度升高而增加，10001100最高最高(5)(5)耐火材料的耐火材料的高温使用性能高温使用性能 耐火度耐火度标准锥触底温度标准锥触底温度 荷重软化温度荷重软化温度 热稳定性热稳定性开裂与剥落开裂与剥落 抗渣性抗渣性化学腐蚀、物理溶解、机械冲刷化学腐蚀、物理溶解、机械冲刷 高温体积稳定性高温体积稳定性不可逆变化的残余收缩、残余膨胀不可逆变化的残余收缩、残余膨胀 耐火制品形状和尺寸的准确性耐火制品形状和尺寸的准确性公差公差 1.0 1.01.51.5 3.耐火材料的耐火材料的分类
33、分类 (1)(1)按化学按化学矿物组成矿物组成分类分类硅质、硅酸铝质、镁质、硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、炭质。白云石质、炭质。(2)(2)按按化学性质化学性质分类分类酸、中、碱性酸、中、碱性 (3)(3)按按外观形态外观形态分类分类定型、不定形、耐火纤维。定型、不定形、耐火纤维。(4)(4)按耐火制品的按耐火制品的耐火度耐火度分类分类普通（普通（15815817701770）；高级（）；高级（1770177020002000）；特高级）；特高级(2000(2000）4.4.常用耐火制品的性质常用耐火制品的性质(1)(1)硅酸铝质耐火制品（硅酸铝质耐火制品（p237)p237)粘土质耐火制品
34、的性质粘土质耐火制品的性质 高铝质耐火制品高铝质耐火制品(高铝砖高铝砖)的性质的性质 (2)(2)氧化硅质耐火制品（氧化硅质耐火制品（p239)p239)(3)(3)氧化镁质耐火制品（氧化镁质耐火制品（p239)p239)(4)(4)白云石质耐火制品（白云石质耐火制品（p240)p240)(5)(5)含碳耐火制品（含碳耐火制品（p240)p240)2.耐火材料的基本特性耐火材料的基本特性(1)(1)耐火材料的化学矿物组成耐火材料的化学矿物组成 耐火材料的若干性质取决于制品的化学矿物组成。按其耐火材料的若干性质取决于制品的化学矿物组成。按其主要成分的化学性质分：主要成分的化学性质分：酸性耐火材料
35、、中性耐火材料、碱性耐火材料酸性耐火材料、中性耐火材料、碱性耐火材料 酸性：酸性：硅质，粘土砖弱酸性；硅质，粘土砖弱酸性；中性：中性：炭质、高铝质炭质、高铝质；碱性：碱性：镁质、白云石质，铬镁质弱碱性。镁质、白云石质，铬镁质弱碱性。矿物相：结晶相和玻璃相矿物相：结晶相和玻璃相(2)(2)耐火材料的组织结构耐火材料的组织结构固气相构成的非均质体，固气相构成的非均质体，宏观组织结构特征影响高温性能宏观组织结构特征影响高温性能 宏观组织结构宏观组织结构气孔率：气孔率：吸水率：吸水率：（p233p233）体积密度：体积密度：真比重：真比重：假比重：假比重：透气性：透气性：炭素焙烧工培训炭素焙烧工培训重
36、点复习题重点复习题（一）理论部分（一）理论部分一、填空题一、填空题1、炭和石墨材料属于多孔物质，衡量多孔物质密度指标是、炭和石墨材料属于多孔物质，衡量多孔物质密度指标是 。2、炭阳极在敞开式环式焙烧炉的中温炉室焙烧时，充分利用余热，、炭阳极在敞开式环式焙烧炉的中温炉室焙烧时，充分利用余热，使使 在火道墙内燃烧，节约了燃料。在火道墙内燃烧，节约了燃料。挥发份挥发份3、敞开式环式焙烧炉火道墙上每一块砖都留有、敞开式环式焙烧炉火道墙上每一块砖都留有 ，以利于，以利于沥青挥发份逸出后，完全进入火道墙内燃烧。沥青挥发份逸出后，完全进入火道墙内燃烧。4、在炭素生产中，我们所研究的炭素制品的机械强度主要是、
37、在炭素生产中，我们所研究的炭素制品的机械强度主要是指指 强度。强度。26mm26mm的竖缝的竖缝 抗压、抗拉、抗弯抗压、抗拉、抗弯5、炭阳极生坯在填充料保护下，、炭阳极生坯在填充料保护下，进行高温热处理，使沥青进行高温热处理，使沥青焦化的工艺过程称为焙烧。焦化的工艺过程称为焙烧。6炭素制品焙烧过程中炭素制品焙烧过程中 性能的变化，是焙烧控制作业的性能的变化，是焙烧控制作业的理论依据。理论依据。物理化学物理化学 隔绝空气隔绝空气 7、一般而言，往往称液相炭化生成物为、一般而言，往往称液相炭化生成物为 。8、耐火材料力学性质是指材料在不同温度下的、耐火材料力学性质是指材料在不同温度下的 等性质。等
38、性质。9、固体、液体和气体燃料虽然物理状态、化学分子结构不同，但、固体、液体和气体燃料虽然物理状态、化学分子结构不同，但它们的化学元素成分都相同，都是由它们的化学元素成分都相同，都是由 五种元素所组成。五种元素所组成。焦焦 强度、弹性和塑性强度、弹性和塑性；碳、氢、氧、氮、硫碳、氢、氧、氮、硫。10炭阳极生坯粘结剂焙烧焦化是在干料表面进行的，它不同于炭阳极生坯粘结剂焙烧焦化是在干料表面进行的，它不同于纯粘结剂或油渣的焦化，粘结剂焙烧焦化具有纯粘结剂或油渣的焦化，粘结剂焙烧焦化具有 缩聚的特征。缩聚的特征。11炭阳极块焙烧达到最高温度后，至少要炭阳极块焙烧达到最高温度后，至少要 小时，使炭素小时
39、，使炭素制品烧透，并使温度趋于均匀。制品烧透，并使温度趋于均匀。氧化脱氢氧化脱氢 1520 12、碳在自然界分布很广，虽然碳在地壳元素总量中仅占、碳在自然界分布很广，虽然碳在地壳元素总量中仅占 ，但它却是地球上形成化合物最多的元素。但它却是地球上形成化合物最多的元素。13敞开式环式焙烧炉在火道墙的设计上独具特色，因而敞开式环式焙烧炉在火道墙的设计上独具特色，因而 分布均匀。分布均匀。0.14%炉内温度炉内温度 14在有机化合物的苯环中，在有机化合物的苯环中，之间的键能要大于炭和其之间的键能要大于炭和其它元素之间的键能，因此芳烃热解时，异类原子首先分解逸出。它元素之间的键能，因此芳烃热解时，异类
40、原子首先分解逸出。15敞开式环式焙烧炉烘炉时，当温度达到敞开式环式焙烧炉烘炉时，当温度达到300、800、1250左右时，需要对炉体进行左右时，需要对炉体进行 。碳碳-碳碳 保温保温 16炭阳极焙烧的低温预热阶段，由于重力效应、温度梯度效应炭阳极焙烧的低温预热阶段，由于重力效应、温度梯度效应及沥青与糊料线性膨胀系数差异的毛细管作用，此阶段正是粘结及沥青与糊料线性膨胀系数差异的毛细管作用，此阶段正是粘结剂剂 的时期，故此阶段的的时期，故此阶段的升温速度升温速度要快。要快。产生剧烈迁移产生剧烈迁移 17、石油焦是由、石油焦是由_经过焦化经过焦化工艺而制得的产品。工艺而制得的产品。渣油渣油 18、炭
41、阳极生坯在、炭阳极生坯在填填充料保护下，隔绝空气进行高温热处理，使充料保护下，隔绝空气进行高温热处理，使 的工艺过程称为焙烧。的工艺过程称为焙烧。煤沥青炭化煤沥青炭化 19渣油的焦化工艺很多，其共点都是渣油的焦化工艺很多，其共点都是 。深度裂解；深度裂解；20从炭素观点看，碳氢化合物转化炭的过程称为从炭素观点看，碳氢化合物转化炭的过程称为 。炭化炭化 21、碳素粘结剂焙烧焦化是在、碳素粘结剂焙烧焦化是在 进行的，它不同于纯粘进行的，它不同于纯粘结剂或渣油的焦化，认识和研究这一点非常重要。结剂或渣油的焦化，认识和研究这一点非常重要。22根据产品在焙烧过程中的变化规律制定焙烧曲线时，应遵根据产品在
42、焙烧过程中的变化规律制定焙烧曲线时，应遵循循 的原则。的原则。干料表面干料表面 两头快，中间慢两头快，中间慢 23炭阳极焙烧时，为了使毛坯受热均匀，填充料的炭阳极焙烧时，为了使毛坯受热均匀，填充料的 是是一个重要指标。一个重要指标。导热率导热率 24、炭和石墨制品在高温下使用时，能经受、炭和石墨制品在高温下使用时，能经受 而不开裂的而不开裂的能力，称耐热冲击性或抗热震性。能力，称耐热冲击性或抗热震性。25敞开式焙烧炉火道墙的设计运用水模型和计算机优化设计，敞开式焙烧炉火道墙的设计运用水模型和计算机优化设计，火道墙最高加热温度保持在火道墙最高加热温度保持在1200一段时间，就可以使炭阳极一段时间
43、，就可以使炭阳极焙烧到焙烧到 。温度剧烈变化温度剧烈变化 118020 26敞开式环式焙烧的燃烧装置和控制系统的主要功能，是对敞开式环式焙烧的燃烧装置和控制系统的主要功能，是对焙烧炉预热区和焙烧区各料箱火道的焙烧炉预热区和焙烧区各料箱火道的 进行有效控制。进行有效控制。27.有数据表明，碳素制品生坯中粘结剂含氧量超过有数据表明，碳素制品生坯中粘结剂含氧量超过7%时，中时，中间相便完全被抵制，从而得不到可石墨化碳。这主要是因为粘间相便完全被抵制，从而得不到可石墨化碳。这主要是因为粘结剂结剂，阻碍了平面分子的定向。，阻碍了平面分子的定向。温度、负压；温度、负压；提前固化提前固化 28.炭素生产中，
44、制造铝电解阴极炭块和高炉炭块所使用的固体炭素生产中，制造铝电解阴极炭块和高炉炭块所使用的固体原料是原料是 。无烟煤无烟煤 二、选择题二、选择题 1、根据（、根据（）制定焙烧曲线的原则，预焙阳极截面大，内外温）制定焙烧曲线的原则，预焙阳极截面大，内外温差大，为减少裂纹及废品，升温曲线要长，升温速度慢。差大，为减少裂纹及废品，升温曲线要长，升温速度慢。A产品在焙烧过程中的变化规律产品在焙烧过程中的变化规律 B产品种类和规格产品种类和规格 C生坯制品的组成和性质生坯制品的组成和性质 D炉型结构炉型结构 2、根据（、根据（）制定烧焙曲线，焙烧曲线要遵循）制定烧焙曲线，焙烧曲线要遵循“两头快、中间两头快
45、、中间慢慢”的原则。的原则。A 产品在焙烧过程中的变化规律产品在焙烧过程中的变化规律 B炉型结构炉型结构 C产品种类和规格产品种类和规格 D填充料的种类和燃料种类填充料的种类和燃料种类 3炭制品生坯焙烧后，重量损失值和体积收缩值分别为（炭制品生坯焙烧后，重量损失值和体积收缩值分别为（），），所以焙烧制品的体积密度一般小于生坯制品的体积密度。所以焙烧制品的体积密度一般小于生坯制品的体积密度。(A)5-9%和和1-2%(B)9-13%和和1-2%(C)9-13%和和2-3%(D)5-9%和和2-3%4炭阳极块高温焙烧阶段是进一步排除残留挥发份、使焦化更炭阳极块高温焙烧阶段是进一步排除残留挥发份、使
46、焦化更彻底、提高制品各种理化性能的阶段，该阶段制品温度在（）。彻底、提高制品各种理化性能的阶段，该阶段制品温度在（）。(A)800-1100，明火温度约为，明火温度约为900-1200之间。之间。(B)700-1000，明火温度约为，明火温度约为850-1300之间。之间。(C)850-1150，明火温度约为，明火温度约为950-1300之间。之间。(D)900-1200，明火温度约为，明火温度约为1000-1300之间。之间。5炭阳极块焙烧的低温预热阶段，是制品从（炭阳极块焙烧的低温预热阶段，是制品从（）。）。(A)室温升到室温升到100，明火温度大约为，明火温度大约为250 (B)室温升到
47、室温升到200，明火温度大约为，明火温度大约为350 (C)室温升到室温升到250，明火温度大约为，明火温度大约为400 (D)室温升到室温升到300，明火温度大约为，明火温度大约为450 6炭素制品如果骨料粒度过大时，则比表面积小，骨料与粘结炭素制品如果骨料粒度过大时，则比表面积小，骨料与粘结剂接触面小，造成生坯焙烧时粘结剂迁移，容易使产品（剂接触面小，造成生坯焙烧时粘结剂迁移，容易使产品（）。）。(A)产生横裂产生横裂 (B)产生纵裂产生纵裂 C)产品表面不规则裂纹产品表面不规则裂纹 (D)产生变形产生变形 7根据（根据（）制定焙烧曲线时，要遵循）制定焙烧曲线时，要遵循“两头快，中间慢两头
48、快，中间慢”的的原则。原则。(A)炉型结构炉型结构 (B)填充料的种类和燃料的种类填充料的种类和燃料的种类 (C)产品的种类和规格产品的种类和规格 (D)产品在焙烧过程中的变化规律产品在焙烧过程中的变化规律 8炭阳极焙烧系统冷却区的管理主要是对降温的管理，温度在炭阳极焙烧系统冷却区的管理主要是对降温的管理，温度在（）降温速度不易太快。）降温速度不易太快。(A)1300-900(A)1300-900之间之间 (B B)1200-800)1200-800之间之间 (C)1000-700(C)1000-700之间之间 (D)800(D)800以下时以下时 9炭素生制品焙烧的升温曲线制定，直接关系到产
49、品的产量和炭素生制品焙烧的升温曲线制定，直接关系到产品的产量和质量，根据生制品的组成和性质制定焙烧曲线时，应该考虑当质量，根据生制品的组成和性质制定焙烧曲线时，应该考虑当（）的生温曲线。）的生温曲线。(A)生制品的体积密度大，应制定升温速度要慢些生制品的体积密度大，应制定升温速度要慢些 (B)生制品骨料粒度小，应制定升温速度可以生制品骨料粒度小，应制定升温速度可以慢慢一些一些 (C)生制品骨料粒度大，应制定升温速度可以生制品骨料粒度大，应制定升温速度可以快快一些一些 (D)生制品粘结剂用量偏小，应制定升温速度可以生制品粘结剂用量偏小，应制定升温速度可以快快些些 10炭阳极焙烧的冷却阶段，降温速
50、度过快，产品容易（炭阳极焙烧的冷却阶段，降温速度过快，产品容易（）。）。(A)引发裂纹引发裂纹 (B)弯曲变形弯曲变形 (C)产生麻面变形产生麻面变形 (D)产生碳腕塌落变形产生碳腕塌落变形 11炭阳极生坯焙烧时，当制品的温度在（炭阳极生坯焙烧时，当制品的温度在（），由于炭青质的），由于炭青质的生成，而形成具有运动电子的平行原子层的堆状结构生成，而形成具有运动电子的平行原子层的堆状结构炭青质炭青质结构，比电阻急剧下降。结构，比电阻急剧下降。(A)500以后大约以后大约550时时 (B)550以后大约以后大约600时时 (C)600以后大约以后大约700时时 (D)800以后大约以后大约900时
