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镁铬砖在澳斯麦特炉的应用及磨损问题

编辑:耐火砖厂家   分类:行业资讯  发布:2020-07-16   浏览:

 

 

澳斯麦特炉用于冶炼铜、铅、锡及渣烟化等的专利技术装置,内衬采用高铝砖、镁质捣打料、优质镁铬砖,砌成反拱形。放渣口和放锡口一般为石墨质材料。
澳斯麦特用镁铬砖的损毁机理
由于澳斯麦特/艾萨熔炼工艺具有熔炼速度快、建设投资少、原料适应性强、 炉体密封性好、符合环保要求等优点,因此在有色冶金工业具有较广泛的应用。 
自1999年有某色金属公司引进澳斯麦特技术后,2002年某铜业引进的艾萨炉和锡业公司引进的澳斯麦特炉也相继建成并投产,2003年国内某有色金属公司也采用了澳斯麦特熔炼炉来改造原有的旧工艺。
初,澳斯麦特炉用耐火材料以各种类型的镁铬砖为主。例如,艾萨炉用耐火材料初全部为奥镁公司提供的镁铬砖,共22个品种。因此,首先了解澳斯麦特炉用镁铬耐火材料损毁情况。
1500℃炉渣侵蚀镁铬砖试样的显微照片可以发现:在反应带(照片左下方亮白色区域),方镁石被熔蚀,生成MFS:在固溶带(原砖层与反应层中间的过渡层),FeO和砖中的方镁石形成镁铁富氏体(RO相),进而在其中析出FeO·Fe2O3,RO相间填充有M2S。在原砖带(照片右上方处),暗黑色的为浑圆状方镁石颗粒。
1500℃炉渣侵蚀镁铬砖试样的显微照片,右下方亮白色的反应区域中,炉渣对方镁石的侵蚀十分明显,一些方镁石被溶蚀掉,反应生成灰色或深灰色的M2S或MFS,颜色稍暗游离状的物相是复合尖晶石,处于显微照片中央,周围是亮白色的被溶蚀掉的方镁石。此外,方镁石被溶解而其中的复合尖晶石相却未被溶解,游离在炉渣和方镁石生成的MFS中,这充分说明复合尖晶石抗炉渣侵蚀性强。
综合上述,'炉渣破坏方镁石的过程为:FeO·SiO2系炉渣沿晶界进入方镁石颗粒,FeO进入颗粒中和MgO形成RO相,而SiO2则熔蚀部分MgO反应生成M2S填充在晶界之间,使方镁石颗粒结构破坏。
通过以上分析,可以得出如下结论:炉渣对耐火材料的侵蚀主要表现为方镁石的溶解;反应生成物主要为低熔点的镁铁橄榄石[2(MgO,FeO)·SiO2](MFS) 
和少量的镁橄榄石[20MgO·SiO2] (M2S),复合尖晶石表现出良好的抗渣性,复合尖晶石以游离状态存在于方镁石和渣反应形成的橄榄石基质中。
澳斯麦特炉用耐火材料要求高温强度大,抗热震性好、抗侵蚀能力强,抗冲刷性能好。澳斯麦特炉炉盖和过渡烟道由于结构复杂,不易砌筑耐火砖,所以采用高铝质浇注料,若使用过程中有少量剥落,可以很容易进行修补;炉体易损坏的部位是渣线区,其次是炉底和熔池,所以在炉体上部砌普通镁铬砖,渣线及以下部分砌优质镁铬砖,为降低耐火砖的工作温度,炉体外部喷淋冷却,并在耐火砖与钢壳之间充填一定厚度的高导热填料;炉底一般为多层复合结构,从下到上依次为:高铝砖、镁质捣打料、优质镁铬砖,砌成反拱形。放渣口和放锡口一般为石墨质材料,与外衬铜质水套形成组合结构。
澳斯麦特用镁铬砖问题与原因
为什么澳斯麦特铜熔炼炉炉衬上挂不上渣,而澳斯麦特铜吹炼炉上能挂上渣?如何才能在澳斯麦特铜熔炼炉上挂上渣?我们知道,在有色重金属冶炼中,熔渣的主要成分是FeO与Si02。FeO在适当条件下可氧化成Fe3O4, 
Fe3O4的熔点为1597℃,因此Fe3O4在1200 ~ 1300℃会从渣中析出挂在炉衬上形成保护层。 在什么条件下FeO才能氧化为Fe3O4?
通过热力学计算可知:只有当氧分压大于3.06×10-7kPa时,上述FeO-SiO2-CaO熔渣中的FeO才能氧化为Fe3O4 
,并从擦渣中析出Fe304。
铜熔炼的目的是将铜矿中的FeS氧化为FeO使之进入熔渣中,而Cu2S成为冰铜(Copper 
Matte)。因此,根据澳斯麦特铜熔炼的工艺参数,可以计算出炉内的氧分压。计算结果表明,在我们讨论的澳斯麦特铜熔炼炉内,氧的分压只有 
1.28×10-8kPa;显然这一氧分压小于将渣中(FeO)氧化为Fe3O4的氧分压 
3.06×10-7kPa。因此,在我们所讨论的澳斯麦特铜熔炼炉的条件下,是不能析出Fe3O4形成保护层的,即在铬砖炉衬上是挂不上渣的。澳斯麦特铜吹炼炉炉衬之所以能挂渣,则是因为吹炼炉内氧分压较高。
如果我们能提高铜熔炼炉内的氧分压至3.06×10-7kPa以上,就可以使熔渣中的FeO氧化为Fe3O4/但溶炼炉内氧压过高会使冰铜或Cu2S氧化为Cu2O(氧压Po2不要大于8.85×10-7kPa),进入溶渣而造成铜损失。
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