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耐火材料在铅冶金行业的设计与应用

编辑:耐火砖厂家   分类:行业资讯  发布:2022-03-02   浏览:
有色金属冶炼对于耐火材料的要求比较复杂,既要有足够的耐高温性,还需具备一定的高温强度,同时需具备良好的抗渣侵蚀及抗炉渣、烟气冲刷的能力,因此对于炉内耐火材料的选择有着严格的要求。同时对于各种有色金属的冶炼均有各自特点,需有选择性地选用耐火材料。
 
镁铬砖.jpg
 
目前国内使用在有色金属冶炼行业中的耐火材料大致分为两大类:偏酸性耐火材料、偏碱性耐火材料。偏酸性耐火材料以三价氧化物为主(Al?O?-SiO?系),主要包括高铝砖、莫来石砖、锆刚玉砖等;而偏碱性耐火材料则以二价氧化物为主(MgO-Al?O?、MgO-Cr?O?系),包括镁铬砖、镁铝砖、镁铝尖晶石砖等。
 
1、耐火材料在铅冶金行业的设计与应用实践
1)炉底设计
经过多年的实际生产经验,对于铅冶炼,所使用的冶金炉包括处理各种铅物料的几十种冶金炉,但冶金炉的耐火内衬主要使用的是镁铬砖、高铝砖、高铝质的耐火捣打料等。
 
(1) 炉底层区域
在炉衬的设计中,炉体内各个位置不同,耐材的选择也相应变化。以固定卧式冶金炉炉体为例,炉底一般使用的有镁铬砖、高铝砖、铝铬尖晶石及高铝质捣打料、镁质捣打料等,还有的使用高强防渗捣打料,其成分也是属Al?O?-SiO?系, Al?O?的含量>75%。液态铅的比重达10.6g/cm?,渗透性极强,因此炉底耐材既要有散热的功能,也要具备较高的防渗铅的能力。
 
目前广泛应用的做法是炉底钢板上首先铺设高铝砖,高铝砖具有较高的耐压强度(常温耐压强度40~60MPa),用作炉底底部作为垫层比较合理;在炉底垫层上部应设置一层具有抗铅渗透的耐火材料,目前采用的有镁质捣打料或高强防渗捣打料(高铝质),两种均可起到隔层的作用。其中镁质捣打料的配比为:镁砂:镁粉=7:3,配以卤水,镁砂粒度:0.2~0.5mm70%、1.5~3.0mm 30%;高强防渗捣打料的成分则是:高铝质的各种粒度的骨料、骨粉配置而成,在经过高温烘烤后,各种粒度的骨料膨胀紧密结合,达到理想的防渗铅目的。
 
注意的是镁质、镁铬质捣打料捣打完成后,需进行低温烘烤,烘烤出游离水后,用细镁粉将伸缩缝填实,以保证捣打层的强度和密实性。捣打料的厚度建议为150~300mm,既便于捣打时一次完成,又能较为均匀地完成烘烤,形成防渗效果较好的整体层。
 
(2)炉底工作层区域
对于炉底的安全层和工作层耐火材料的选择,广泛使用的是镁铬砖。其中安全层可采用直接结合镁铬砖,工作层则采用半再结合镁铬砖,随着铅液面的波动, 炉底的温度波动明显,因此应选择热震性好的半再结合镁铬砖。炉底安全层和工作层也有采用高铝砖的,一般此种炉型都会有~400mm高的底铅层,因此炉底不会受到熔渣的侵蚀,可选用 Al?O?的含量不小于75%的高铝砖作为炉底安全层和工作层的衬砖。
 
2)炉内工作区域
炉膛内工作区域(炉壁、炉顶)的耐材选用分为两个区域进行,一部分是熔池区(尤其是渣线区域)的耐火砖另一部则是气象区的耐火砖。
 
(1)炉内熔池区
熔池区(尤其是渣线区域)的耐火砖会受到熔渣的侵蚀和冲刷,铅冶炼熔渣成分较为复杂,高铝质的耐火材料会参与造渣反应,因此选用高铝质的耐火砖是不合适的,应选用镁铬材质的耐火砖。同时考虑到耐火砖的抗渣侵蚀及抗冲刷性,应选用电熔再结合的镁铬砖。
 
该材质的砖在抗渣侵蚀性优于半再结合镁铬砖。Cr?O?的含量增加可以提高砖的抗渣侵蚀性,因此尽量选择Cr?O?含量较高的镁铬质耐火砖。
 
(2)炉内气象区
气象区耐火砖不会受熔渣的侵蚀,仅受少量熔渣的喷溅侵蚀和含尘烟气的冲刷,因此可选用含Cr?O?较低的镁铬质耐火砖。国内某厂的炼铅还原炉内采用的镁铬砖在生产初期所使用的是含Cr?O?较高的直接结合镁铬砖,则出现了气象区处的镁铬砖表面无金属和渣的包裹、砖断成两段、结构疏松等现象,根据分析结果判断是耐火砖中的Fe?﹢、Fe?﹢大量还原成单质Fe,从而导致砖体结构疏松。
 
因此在维修中改用了含Cr?O?较低的电熔再结合镁铬砖(Cr?O?含量为12%)。此改进主要的原因是电熔再结合镁铬砖的显气孔率低,同时降低耐火砖中Fe?﹢、Fe?﹢的含量,从而更适应在气象区的强还原性气氛,延长使用周期。改用此类型的电熔再结合镁铬砖后,大大延长了使用时间,取得了良好的效果。
 
2、结语
国内的铅冶炼行业所使用的炉型比较多,冷却装置在各类冶金炉中也有所应用,对延长冶金炉的使用寿命具有较好的作用。但从使用过程中看,对于铅冶炼这种过热度大,原料复杂,铅冰铜又容易侵蚀冷却装置的冶炼过程,靠冷却装置挂渣的操作还存在一定的安全隐患,因此冷却装置内部衬有耐火材料仍然是的。耐火材料的正确使用与冷却装置是相辅相成的,可以起到互相保护的作用。
 
在根据冶炼工艺特点,冶炼物料特性,正确的选择及使用耐火材料的基础上, 要保证冶金炉的正常运行,保证合理的炉寿,使企业获得经济效益,还有正确合理的耐火材料设计,包括结构设计、膨胀计算、砌体的升温烘烤都影响着耐火材料的正常使用。
 
因此,在现有发展的基础上,还需更深一步地围绕耐火材料进行耐冲刷性、抗渣侵蚀性、应力分析、烘烤制度等方面进行深入研究改进,需要耐火材料供应商、设计单位和用户多方面的共同努力,才能使耐火材料取得更好的应用效果。

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