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炼铅熔融炉内衬的耐火材料设计

添加时间:2019年9月2日  浏览次数:

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,内衬的耐火材料主要使用的是镁铬砖、高铝砖、高铝质的耐火捣打料等。

1 炉底永久层区域

在炉衬的设计中,根据炉体内各个位置的不同,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AL2O3-SiO2系,AL2O3 的含量>75%。液态铅的比重达 10.6g/cm3,渗透性极强,因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),热导率(2.09+1.861×10-3t)也高于镁铬砖(1.28+0.407×10-3t),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。其中镁砂捣打料的配比为:镁砂:镁粉=7:3配以卤水,镁砂粒度:0.2~0.5mm 70%、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。必须注意的是镁质、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AL2O3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。

炼铅炉

3 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。

3.1 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。Cr2O3的含量增加可以提高砖的抗渣侵蚀性,因此尽量选择Cr2O3含量较高的镁铬质耐火砖。

3.2 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 Cr2O3 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 Cr2O3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Fe3+、Fe2+ 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 Cr2O3 较低的电熔再结合镁铬砖(Cr2O3 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 Fe3+、Fe2+ 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。

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,还必须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,还需更深一步的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。

关键词:耐火材料   
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