煉銅用鎂鉻質耐火磚的特殊破壞機理

　　鎂鉻質耐火材料是一種以鎂砂為主，以鉻鐵礦為輔的耐火材料。依據(jù)工藝和原料的不同，鎂鉻質耐火材料在冷卻過程中形成不同程度的二次復合尖晶石以及方鎂石-二次尖晶石復合相等，形成了鎂砂包裹鉻礦的結構。

　　鎂鉻質耐火材料在目前的生產和使用狀態(tài)下會產生有害的含鉻化合物(Cr6+)。這種化合物屬于一種強致癌物質，對人體的皮膚、黏膜以及上呼吸系統(tǒng)均有較強的腐蝕作用。但是由于鎂鉻質耐火材料在高溫環(huán)境下具有高強度、良好的體積穩(wěn)定性和抗渣侵蝕能力，在煉銅工業(yè)系統(tǒng)中仍有著較為廣泛的應用。

　　煉銅用鎂鉻質耐火磚的特殊破壞機理

　　雖然煉銅用鎂鉻質耐火磚中的不同氧化物也在一定程度上可以影響材料的性能，從而異致材料的破壞，例如：氧化鉻、氧化鋁、氧化鋯等，但是煉銅用鎂鉻質耐火磚的特殊破壞機理在于銅渣、鐵硅渣以及硫元素對材料的特殊破壞。首先，銅渣和銅熔體可以沿著鎂鉻磚的氣孔逐漸向內部滲透，而進入內部的爐渣和銅熔體填充在氣孔和裂紋中，引起爐襯被熱擊穿，并發(fā)生膨脹剝落。

　　其次對于鐵硅渣的特殊破壞來說，鎂鉻磚中的MgO和熔渣中FeO生成鎂鐵尖晶石固溶體，隨著磚體中SiO2含量的增加，鎂鐵固溶體逐漸被低熔點的鎂鐵橄欖石代替，方鎂石被鐵硅渣熔蝕，進而形成鎂鐵橄欖石、鎂橄欖石包裹主晶相鎂鉻尖晶石的結構;且鐵硅渣的黏度比較低，鎂鉻磚中滲透進入的鐵硅渣構成連續(xù)的網狀，形成了變質層，變質層導致磚體的熱膨脹不同，在磚體內形成裂紋并逐漸擴張導致磚體的剝落。而且SO2作磚體內遷移時發(fā)生氧化反應生成SO3，并與堿性氧化物生成低熔點的堿性金屬鹽類，反應生成物的密度小而導致體積增加，從而加劇了熔渣的滲透與侵蝕。大多數(shù)的學者均認為鎂鉻磚破壞的主要原因是由于鐵硅渣引起的。

　　后對于硫元素的特殊破壞來說：

　　1、1500℃時，當渣中硫含量較高時，SO2鎂鉻磚的遷移的過程中，存在一個硫酸鹽先生成后分解的過程，這一過程將造成磚體氣孔的擴大和結構的疏松，加深轉爐銅渣對鎂鉻質耐火材料的侵蝕：適量的CaO存在，可以吸收SO2氣體減少MgSO4的生成，而少量的MgSO4生成，在氣孔率較大時，引起的體積膨脹并不是以破壞磚體結構，反而起到堵塞氣孔阻礙轉爐銅渣對鎂鉻質耐火磚的進一步侵蝕的作用。

　　2、1300℃時，直接結合鎂鉻磚抗侵蝕能力于電熔半再結合鎂鉻磚，1500℃時，電熔半再結合鎂鉻磚的抗侵蝕能力較直接結合鎂鉻磚更為秀;

　　這些結果說明在銅轉爐的架設過程中耐火磚的選擇需要綜合考慮多方面的因素。對于一般的煉銅轉爐，由于工作溫度一般來說為1100~1300℃，此時選擇直接結合鎂鉻磚，由于SO2氣體的存在，選用CaO含量較大，氣孔率較高的直接結合鎂鉻磚較為適宜;而相對的，對于熔煉溫度較高的轉爐，宜采用自身性能較良的電熔半再結合鎂鉻磚成電熔再結合鎂鉻磚。