影響煉銅鎂鉻質耐火材料使用壽命的三個主要因素

2020-12-14 找耐火材料網

經過不斷的實踐與研究可以了解到在耐火材料在轉爐吹煉實際操作過程中的使用壽命主要受三個因素的影響:化學侵蝕因素、熱學反應因素和機械因素。

(1)化學侵蝕因素

在轉爐吹煉的過程中,受化學因素影響最多的是方鎂石結構,磚體中的尖晶石和鉻礦結構表現出良好的抗侵蝕性。

①熔體滲透引起的侵蝕,主要是由於爐渣中Fe2O3和SiO2與方鎂石之間的交互作用,生成了鎂橄欖石並進一步生成低熔點的鎂鐵橄欖石以及鐵酸鎂,破壞了方鎂石的直接結合結構,引起方鎂石顆粒的熔蝕。

②冰銅中SO2氣體擴散進入方鎂石晶粒邊界,在氧化作用下生成SO3與MgO反應生成針狀MgSO4,引起磚體結構疏鬆。

③氧分壓變化引起Fe的氧化物在FeO與Fe2O3之間的變動,其中Fe2O3溶於方鎂石顆粒中形成固溶體,在轉變為FeO後從方鎂石顆粒中脫溶出來,這樣就可能由於體積變化和柯肯達爾效應,在方鎂石之間形成空隙,在交替作用時引起制文獻綜述品鬆散,氣孔率增大。

④特殊情況,在銅冶煉的過程中,由於加入的銅精礦中含有少量水分,而且在重砌爐襯的過程中,鎂鉻磚中含有少量水分,而這些水分的水化作用也對磚體有一定的影響。

(2)熱學作用

①爐膛預熱時的溫度效應,由冶煉過程中均為放熱反應釋放的熱量,這些也可能對耐火材料的使用造成影響。

②在裝料的過程,尤其是轉爐中加入造渣劑時沒有預熱,有原料加入和不正常操作引起的熱震也對加速了耐火材料的損毀。

③熔池中銅、銅鋶(Cu2S)、氧化銅滲透帶入的熱量,以及三者相互轉換和交互作用產生的熱量也可能加深方鎂石與結合相的熔蝕:

④在迴轉爐、精煉爐中,由於冶煉工藝的要求存在的溫度周期性變化引起耐火材料的熱疲勞。

(3)機械因素

①爐內物料在流動過程,比如說冰銅熔煉爐的緩慢流動,轉爐吹煉風口區吹氧攪拌作用引起的熔體流動等,這些都會耐火材料形成衝刷作用。

②在轉爐等裝料、捅風眼等時,存在機械力的作用,會帶動磚體的剝落。

③爐體在砌築不當存在的應力也對耐火材料有危害。

在上述三種因素的影響下,鎂鉻質耐火材料損毀的主要方式為周期性的結構剝落;而鎂鉻質耐火材料產生剝落的主要的原因又是變質層的生成,而變質層是由於鐵矽渣的侵蝕和銅鋶熔體的滲透。這些現象在銅冶煉過程中,表現最強烈的即為銅轉爐,因為銅轉爐中含有最多銅鋶熔體和最大溫度變化,毫不誇張的講,銅轉爐是火法煉銅工藝過程中耐火材料的使用環境最嚴酷的環節,所以研究改進用於銅轉爐的耐火材料對火法煉銅工藝的意義顯而易見。

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