粘土砖及高铝砖车间设计 (design of fireclay brick and high-alumina brick plant)

以粘土熟料或高铝熟料为骨料、配入部分结合粘土，加工烧成粘土砖或高铝砖的车间设计。

粘土制品和高铝制品具有良好的高温物理和化学性质，如热震稳定性、抗渣性等。特别是优质高铝制品，对不同使用条件有较大的适应性。故广泛应用于高炉、热风炉、工业炉、电炉炉顶、浇铸系统和炉外精炼装置等，以及有色冶炼、玻璃、水泥等其他行业的窑炉。

设计内容主要包括产品与规模、工艺流程选择、设备选型、车间组成与布置和主要技术指标。

产品与规模根据制品AL₂O₃含量的不同，分为粘土质制品(AL₂O₃ 36%以上)和高铝质制品(AL₂O₃ 48%以上)，高铝质制品包括莫来石质制品(AL₂O₃ 60%～90%)和刚玉质制品(AL₂O₃ >90%)。

车间规模根据用户需求和窑炉的生产能力来确定。一般隧道窑年生产能力为3～3.5万t/条，倒焰窑为4000～5000t/座，梭式窑为5000～10000t/座。

工艺流程选择一般采用半干法生产工艺，按熟料与结合粘土的一定配比(一般为65%～95%：35%～5%)混练成泥料，经成型、干燥和烧成工序获得制品。熟料的生产见耐火粘土及高铝矾土煅烧车间设计。粘土砖工艺流程见图。

熟料的加工，多采用破碎和粉碎二段工艺流程。通常经颚式破碎机粗碎后，再用短头圆锥破碎机或双辊破碎机粉碎，也可采用两者联合粉碎机组。对于水分较大的(>12%左右)结合粘土，应预先经干燥筒干燥后再行粉碎。也可选用悬辊式磨粉机并送热风使物料干燥与粉碎同时进行。根据堆积原理和烧结原理制砖需设细磨工艺，常采用粉碎后的筛上料送入筒磨机或悬辊式磨粉机内进行细磨，要求细粉(<0.088mm)占85%～90%。对于优质高铝制品还必须配有一定数量的微粉(<0.044mm)，这种微粉是将筒磨机等生产的细粉再经微粉设备(如气流磨、振动磨等)加工制成。

高铝砖生产工艺与粘土砖相似，但必须采取原料分级拣选、分级贮放和分级生产的工艺流程。

生产优质粘土砖及高铝砖宜采用多熟料配比，以及熟料与结合粘土共同混合细磨的工艺。对于粉料(包括莫来石和刚玉粉)必须严格控制混入的铁粉，为此，需设强磁除铁装置。

为改善泥料的成型性能，提高砖坯强度，应设置结合剂(如亚硫酸纸浆废液、泥浆以及树脂、纤维素和磷酸铝等)的制备、称量和输送系统。

制品的烧成，根据品种和批量要求，选用连续式或间歇式窑炉。煅烧温度取决于氧化铝的含量及制品的用途，粘土制品为1300～1450℃，高铝制品为1500～1600℃，刚玉制品为1600～1800℃以上。

有关电熔莫来石砖和电熔刚玉砖的生产工艺见电熔耐火材料车间设计。

设备选型主要包括原料准备、混练、成型、干燥和烧成的设备选择。

粘土砖工艺流程示意图

(1)原料准备设备。粗碎常用复摆式颚式破碎机或细碎颚式破碎机。粉碎采用短头圆锥破碎机和双辊破碎机。圆锥破碎机能耗低、破碎比大、粒度均匀，但维修及操作较复杂。双辊破碎机结构简单、维修方便、粉碎后物料中细粉含量极少，但产量低、破碎比小、辊筒磨损较快，适用于与圆锥破碎机联合组成粉碎系统。细磨设备多选用球磨机、筒磨机、悬辊式磨粉机、立式磨、微粉用气流磨和振动磨等。

(2)混练设备。多选用高效混合机和强力逆流混合机。该设备混拌均匀、效率高、重量轻和能耗低。

(3)成型设备。常采用摩擦压砖机、复合式摩擦压砖机、液压压砖机及振动成型机。选用主要取决于砖种、砖型和质量要求。一般制品成型压力为30～60MPa，优质制品可达120～150MPa以上。故可选用公称压力为3000、5000、7500kN及10000kN以上的压砖机。

摩擦压砖机构造简单、操作灵便可靠，但震动较大。复合式摩擦压砖机具有液压预压和真空排气的特点，进而提高砖坯质量。液压压砖机工作平稳、操作方便、生产效率高，容易实现自动化，但设备维护要求较高，投资比较大。振动成型机结构简单、动力消耗低，适用于生产异型砖，缺点是噪音大，需设隔音装置。

(4)干燥设备。常选用隧道干燥器。它是连续逆流操作的组合式干燥器，其热源通常用热烟气或经预热器加热的空气，结构简单，干燥制度容易控制，产量高。

(5)烧成设备。多选用隧道窑、倒焰窑和梭式窑。隧道窑为连续式操作，生产能力大，燃料消耗低，自动化程度高和烧成制度容易控制。某些特异型及大型制品，可选用间歇操作的倒焰窑或梭式窑烧成。倒焰窑结构简单、烧成制度灵活、基建费用低，但燃料消耗大、生产周期长。梭式窑窑内温度均匀、烧成气氛容易调节、自动化程度高、生产周期短和热效率高，但窑体结构复杂。

车间组成与布置、包括原料仓库和破碎、粉碎筛分、配料混练、成型、干燥、烧成等工段以及成品库。有的厂还设有原料煅烧工段。

原料破碎工段一般设于原料仓库内，粉碎、磨碎、混练三个工段可布置在同一厂房内，成型工段一般单独布置，也可将混练与成型工段布置在一起。干燥工段和烧成工段相连接，成品仓库邻近烧成工段布置。

主要技术指标窑炉的主要技术指标如表。

窑炉技术指标