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炼铜用镁铬质耐火砖的特殊破坏机理

编辑:耐火砖厂家   分类:行业资讯  发布:2019-05-11   浏览:

  镁铬质耐火材料是一种以镁砂为主,以铬铁矿为辅的耐火材料。依据工艺和原料的不同,镁铬质耐火材料在冷却过程中形成不同程度的二次复合尖晶石以及方镁石-二次尖晶石复合相等,形成了镁砂包裹铬矿的结构。

  镁铬质耐火材料在目前的生产和使用状态下会产生有害的含铬化合物(Cr6+)。这种化合物属于一种强致癌物质,对人体的皮肤、黏膜以及上呼吸系统均有较强的腐蚀作用。但是由于镁铬质耐火材料在高温环境下具有高强度、良好的体积稳定性和抗渣侵蚀能力,在炼铜工业系统中仍有着较为广泛的应用。

  炼铜用镁铬质耐火砖的特殊破坏机理

  虽然炼铜用镁铬质耐火砖中的不同氧化物也在一定程度上可以影响材料的性能,从而异致材料的破坏,例如:氧化铬、氧化铝、氧化锆等,但是炼铜用镁铬质耐火砖的特殊破坏机理在于铜渣、铁硅渣以及硫元素对材料的特殊破坏。首先,铜渣和铜熔体可以沿着镁铬砖的气孔逐渐向内部渗透,而进入内部的炉渣和铜熔体填充在气孔和裂纹中,引起炉衬被热击穿,并发生膨胀剥落。

  其次对于铁硅渣的特殊破坏来说,镁铬砖中的MgO和熔渣中FeO生成镁铁尖晶石固溶体,随着砖体中SiO2含量的增加,镁铁固溶体逐渐被低熔点的镁铁橄榄石代替,方镁石被铁硅渣熔蚀,进而形成镁铁橄榄石、镁橄榄石包裹主晶相镁铬尖晶石的结构;且铁硅渣的黏度比较低,镁铬砖中渗透进入的铁硅渣构成连续的网状,形成了变质层,变质层导致砖体的热膨胀不同,在砖体内形成裂纹并逐渐扩张导致砖体的剥落。而且SO2作砖体内迁移时发生氧化反应生成SO3,并与碱性氧化物生成低熔点的碱性金属盐类,反应生成物的密度小而导致体积增加,从而加剧了熔渣的渗透与侵蚀。大多数的专家学者均认为镁铬砖破坏的主要原因是由于铁硅渣引起的。

  最后对于硫元素的特殊破坏来说:

  1、1500℃时,当渣中硫含量较高时,SO2镁铬砖的迁移的过程中,存在一个硫酸盐先生成后分解的过程,这一过程将造成砖体气孔的扩大和结构的疏松,加深转炉铜渣对镁铬质耐火材料的侵蚀:适量的CaO存在,可以吸收SO2气体减少MgSO4的生成,而少量的MgSO4生成,在气孔率较大时,引起的体积膨胀并不是以破坏砖体结构,反而起到堵塞气孔阻碍转炉铜渣对镁铬质耐火砖的进一步侵蚀的作用。

  2、1300℃时,直接结合镁铬砖抗侵蚀能力优于电熔半再结合镁铬砖,1500℃时,电熔半再结合镁铬砖的抗侵蚀能力较直接结合镁铬砖更为优秀;

  这些结果说明在铜转炉的架设过程中耐火砖的选择需要综合考虑多方面的因素。对于一般的炼铜转炉,由于工作温度一般来说为1100~1300℃,此时选择直接结合镁铬砖,由于SO2气体的存在,选用CaO含量较大,气孔率较高的直接结合镁铬砖较为适宜;而相对的,对于熔炼温度较高的转炉,宜采用自身性能较优良的电熔半再结合镁铬砖成电熔再结合镁铬砖。

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