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    側吹爐耐火材料的選擇

    發布日期: 2020-11-26 08:24:32    閱讀量(151)    作者:謝華有

    側吹爐是生產粗銅的冶煉設備,富氧空氣通過設置在渣線區的1次風口鼓入爐內,在高溫作用下進行反應,粗銅沉入熔池下部,排放到電爐,爐渣則集聚于熔池上部,通過溢流排放到電爐,反應煙氣從煙道排放到鍋爐工藝。

    側吹爐爐體結構采用固定式長方形爐型,由銅水套、耐火材料和鋼結構組合而成。爐體自下而上分為爐缸、爐身、爐頂和煙道4個部分。用于存儲反應產生的粗銅和渣的爐缸由耐火磚砌筑而成,爐缸端部設置渣室進行銅渣分離。爐身又分為反應區和煙氣區,反應區由銅水套和1次風口組成,煙氣區由便于掛渣保護的開槽銅水套和2次風口組成。反應煙氣由水套組成的排煙口排出,進入煙道。煙道空間尺寸根據煙氣流速進行核算,保證煙氣在煙道內停留時間2s以上。側吹爐主要的反應區屬于銅水套保護位置,耐火材料使用位置主要是在爐缸、渣室和煙道,具體區域詳見圖1。

    圖1爐缸、渣室和煙道區域

    1、側吹爐耐火材料成分的選擇

    由側吹爐工作原理可知,側吹爐爐缸、渣室會受到熔體的侵蝕和沖刷,煙道會受少量熔渣的噴濺侵蝕和含塵煙氣的沖刷。在正常爐況下,這3個區域的溫度為1100~1300℃;但在爐況不穩定情況下,這3個區域的溫度可達1400℃以上。在實際生產過程中,側吹爐需供入富氧1次風和2次風,并在局部形成強氧化氣氛,因此側吹爐應選擇不易被氧化的耐火磚。熔渣的主要成分為FeO、SiO2、CaO、Al2O3,高鋁質耐火材料和硅石耐火材料會參與造渣,不適合側吹爐使用。因此,側吹爐耐火材料需要具備耐高溫、熱穩定性強、荷重變形溫度高、耐壓強度高、抗氧化性、不參與造渣的特點。結合耐火材料的特性,側吹爐應選擇鎂質耐火材料。鎂質耐火材料中Cr2O3的含量增加可以提高材料的抗渣侵蝕性,因此側吹爐爐缸、渣室和煙道的耐火磚選擇Cr2O3含量較高的鎂鉻質耐火材料。

    2、側吹爐耐火材料結合形式的選擇

    根據鎂鉻質耐火材料的結合形式的不同,包括直接結合、半再結合、電熔再結合等鎂鉻質耐火材料。其中,直接結合鎂鉻質耐火材料是以高純燒結鎂砂和鉻鐵礦為原料,將電熔鎂砂與鉻礦直接燒結;半再結合鎂鉻質耐火材料是以電熔鎂鉻砂作屬粒,加入部分鉻礦和鎂砂或燒結合成鎂鉻料作細粉,高溫燒結而成;電熔再結合鎂鉻質耐火材料是將鉻礦與電熔鎂砂在電爐中電熔,制得電熔鎂鉻砂,再高溫燒結而成。3類鎂鉻質耐火磚材料特性對比,見表1。

    表13類鎂鉻質耐火材料特性對比

    由表1可知,電熔再結合鎂鉻質耐火材料的性能最好,半再結合鎂鉻質耐火材料的性能次之。結合側吹爐內爐缸、渣室和煙道區域對耐火材料損耗情況,爐缸、渣室、煙道區域分別采用半再結合、電熔再結合、直接結合鎂鉻質耐火材料。

    3、側吹爐耐火材料化學成分和物理性能指標

    上述3類鎂鉻質耐火材料化學成分和物理性能指標,見表2。

    表23類鎂鉻質耐火材料化學成分和物理性能指標

    4、結語

    耐火材料使用壽命直接影響著生產作業率和生產成本,必須針對不同區域的工作環境,選擇合適的耐火材料種類和結合方式,這是提高耐火材料使用壽命的最有效手段。

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