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炼铜过程中烧嘴砖损坏的原因及选用含CrO2耐火材料

添加时间:2020年9月29日  浏览次数:

烧嘴砖功能是保护烧嘴头能够完好无损的释放天燃气热能,向窑内供应更充足的热量。从拆下来的烧嘴砖来看,发现烧嘴砖前端侵蚀掉110mm,烧损状况表现为交接面粉化松散。元烧嘴砖材质为莫来石,显气孔率和SiO2含量偏高。由于粗钢冶炼造渣为铁橄榄石(2FeO·SiO2),当炉温至少1300℃时,随着渣飞溅到炉衬上造成渗透溶解,进而引起耐材剥落。烧嘴头暴露于高温烟气中,造成烧损。烧嘴头烧损后,喷出的射流也不能按照原设计方向和速度进行。

烧嘴砖

目前,粗通冶炼技术中烧嘴砖存在的问题主要是使用寿命短,一般在5个月左右,其中损毁的主要原因是熔渣的渗透。在炼铜过程中,各种熔体流动性较强,在熔渣与冰铜等熔体中,硫化物熔体由于熔点低,粘度小,在SO2气氛中对耐火材料润湿性好,渗透较深,但由于温度低,对耐火材料的结构破坏性不大。而FeO—SiO2系熔,渣则是造成耐火材料结构剥落的主要原因。由于硫化物矿石和冰铜中含大量的硫化物,为了除铁必须加入SiO2造渣。烧嘴砖在使用过程中,FeO-SiO2系熔渣可沿其气孔和裂纹等毛细管渗入到砖中,并与之相互作用形成与原来砖结构和性质不同的变质层,在温度变化的情况下造成烧嘴砖结构剥落。结构剥落不像溶解、冲蚀那样逐渐蚀损,而是几毫米、几十毫米的瞬间脱落。显然,熔渣渗透越深,变质层越厚,结构剥落也就越严重。

抗铁硅渣侵蚀较好的材料下图示出了1500℃时各氧化物成分在FeO-SiO2渣中的溶解度。由图看出,石灰与硅铁渣形成的液相区最大。因此,石灰和CaO含量高的白云石材料抗铁硅渣熔蚀性差,Cr2O3、ZrO2与铁硅渣形成的液相区小,表明其抗铁硅渣熔蚀性好。

抗热剥落与结构剥落较好的材质,溶解、冲蚀是逐渐蚀损的,而热剥落与结构剥落则是几毫米、几十毫米厚突然剥落蚀损,因此对耐火材料寿命影响较大,结构剥落与熔体渗入耐火材料深度有关。变质层越厚,结构剥落越严重。减轻结构剥落的途径有:①加入与熔体润湿性不好的碳等耐火组分,以组织熔渣的渗入:②往耐火材料中加入与熔体形成高熔点物或高粘滞层组分,以堵塞渗透通道:③使耐火材料孔隙微细化。

Cr2O3可与很多氧化物形成固溶体、高熔点化合物或熔化温度很高的低共熔物。例如,Cr2O3与SiO2形成的低共熔物的熔化温度高达1720℃:Cr2O3与FeO能形成熔点为2100℃的FeO·Cr2O3;Cr2O3与AL2O3可形成固溶体;Cr2O3与Cu2O可形成熔点在1600℃以上的化合物。此外,Cr2O3还能大大提高熔渣的粘度。因此,熔渣渗入Cr2O3含量高的耐火材料中的深度一般都较不含Cr2O3的耐火材料浅得得多。即耐火材料中加入Cr2O3一般都能减轻结构剥落。由以上分析可知;从抗铁硅渣熔蚀冲刷和抗结构剥落来看,含Cr2O3的耐火材料和镁铬尖晶石耐火材料比较好。纯Cr2O3或Cr2O3—ZrO2耐火材料价格太贵,从原料来源和价格来看,使用镁铬、铝铬等含铬的耐火材料适宜。

关键词:烧嘴砖   耐火材料   Cr2O3   
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