鎂鉻磚在澳斯麥特爐的應(yīng)用及磨損問題

澳斯麥特爐用于冶煉銅、鉛、錫及渣煙化等的專利技術(shù)裝置，內(nèi)襯采用高鋁磚、鎂質(zhì)搗打料、質(zhì)鎂鉻磚，砌成反拱形。放渣口和放錫口一般為石墨質(zhì)材料。

澳斯麥特用鎂鉻磚的損毀機(jī)理

由于澳斯麥特/艾薩熔煉工藝具有熔煉速度快、建設(shè)投資少、原料適應(yīng)性強(qiáng)、 爐體密封性好、符合環(huán)保要求等點(diǎn)，因此在有色冶金工業(yè)具有較廣泛的應(yīng)用。 

自1999年有某色金屬公司引進(jìn)澳斯麥特技術(shù)后，2002年某銅業(yè)引進(jìn)的艾薩爐和錫業(yè)公司引進(jìn)的澳斯麥特爐也相繼建成并投產(chǎn)，2003年某有色金屬公司也采用了澳斯麥特熔煉爐來改造原有的舊工藝。

初，澳斯麥特爐用耐火材料以各種類型的鎂鉻磚為主。例如，艾薩爐用耐火材料初全部為奧鎂公司提供的鎂鉻磚，共22個(gè)品種。因此，首先了解澳斯麥特爐用鎂鉻耐火材料損毀情況。

1500℃爐渣侵蝕鎂鉻磚試樣的顯微照片可以發(fā)現(xiàn)：在反應(yīng)帶(照片左下方亮白色區(qū)域)，方鎂石被熔蝕，生成MFS:在固溶帶(原磚層與反應(yīng)層中間的過渡層)，F(xiàn)eO和磚中的方鎂石形成鎂鐵富氏體(RO相)，進(jìn)而在其中析出FeO·Fe2O3，RO相間填充有M2S。在原磚帶(照片右上方處)，暗黑色的為渾圓狀方鎂石顆粒。

1500℃爐渣侵蝕鎂鉻磚試樣的顯微照片，右下方亮白色的反應(yīng)區(qū)域中，爐渣對(duì)方鎂石的侵蝕十分明顯，一些方鎂石被溶蝕掉，反應(yīng)生成灰色或深灰色的M2S或MFS，顏色稍暗游離狀的物相是復(fù)合尖晶石，處于顯微照片中央，周圍是亮白色的被溶蝕掉的方鎂石。此外，方鎂石被溶解而其中的復(fù)合尖晶石相卻未被溶解，游離在爐渣和方鎂石生成的MFS中，這充分說明復(fù)合尖晶石抗?fàn)t渣侵蝕性強(qiáng)。

綜合上述，'爐渣破壞方鎂石的過程為：FeO·SiO2系爐渣沿晶界進(jìn)入方鎂石顆粒，F(xiàn)eO進(jìn)入顆粒中和MgO形成RO相，而SiO2則熔蝕部分MgO反應(yīng)生成M2S填充在晶界之間，使方鎂石顆粒結(jié)構(gòu)破壞。

通過以上分析，可以得出如下結(jié)論：爐渣對(duì)耐火材料的侵蝕主要表現(xiàn)為方鎂石的溶解;反應(yīng)生成物主要為低熔點(diǎn)的鎂鐵橄欖石[2(MgO，F(xiàn)eO)·SiO2](MFS) 

和少量的鎂橄欖石[20MgO·SiO2] (M2S)，復(fù)合尖晶石表現(xiàn)出良好的抗渣性，復(fù)合尖晶石以游離狀態(tài)存在于方鎂石和渣反應(yīng)形成的橄欖石基質(zhì)中。

澳斯麥特爐用耐火材料要求高溫強(qiáng)度大，抗熱震性好、抗侵蝕能力強(qiáng)，抗沖刷性能好。澳斯麥特爐爐蓋和過渡煙道由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易砌筑耐火磚，所以采用高鋁質(zhì)澆注料，若使用過程中有少量剝落，可以很容易進(jìn)行修補(bǔ)；爐體易損壞的部位是渣線區(qū)，其次是爐底和熔池，所以在爐體上部砌普通鎂鉻磚，渣線及以下部分砌質(zhì)鎂鉻磚，為降低耐火磚的工作溫度，爐體外部噴淋冷卻，并在耐火磚與鋼殼之間充填一定厚度的高導(dǎo)熱填料；爐底一般為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，從下到上依次為：高鋁磚、鎂質(zhì)搗打料、質(zhì)鎂鉻磚，砌成反拱形。放渣口和放錫口一般為石墨質(zhì)材料，與外襯銅質(zhì)水套形成組合結(jié)構(gòu)。

澳斯麥特用鎂鉻磚問題與原因

為什么澳斯麥特銅熔煉爐爐襯上掛不上渣，而澳斯麥特銅吹煉爐上能掛上渣?如何才能在澳斯麥特銅熔煉爐上掛上渣?我們知道，在有色重金屬冶煉中，熔渣的主要成分是FeO與Si02。FeO在適當(dāng)條件下可氧化成Fe3O4， 

Fe3O4的熔點(diǎn)為1597℃，因此Fe3O4在1200 ~ 1300℃會(huì)從渣中析出掛在爐襯上形成保護(hù)層。 在什么條件下FeO才能氧化為Fe3O4?

通過熱力學(xué)計(jì)算可知：只有當(dāng)氧分壓大于3.06×10-7kPa時(shí)，上述FeO-SiO2-CaO熔渣中的FeO才能氧化為Fe3O4 

，并從擦渣中析出Fe304。

銅熔煉的目的是將銅礦中的FeS氧化為FeO使之進(jìn)入熔渣中，而Cu2S成為冰銅(Copper 

Matte)。因此，根據(jù)澳斯麥特銅熔煉的工藝參數(shù)，可以計(jì)算出爐內(nèi)的氧分壓。計(jì)算結(jié)果表明，在我們討論的澳斯麥特銅熔煉爐內(nèi)，氧的分壓只有 

1.28×10-8kPa;顯然這一氧分壓小于將渣中(FeO)氧化為Fe3O4的氧分壓 

3.06×10-7kPa。因此，在我們所討論的澳斯麥特銅熔煉爐的條件下，是不能析出Fe3O4形成保護(hù)層的，即在鉻磚爐襯上是掛不上渣的。澳斯麥特銅吹煉爐爐襯之所以能掛渣，則是因?yàn)榇禑挔t內(nèi)氧分壓較高。

如果我們能提高銅熔煉爐內(nèi)的氧分壓至3.06×10-7kPa以上，就可以使熔渣中的FeO氧化為Fe3O4/但溶煉爐內(nèi)氧壓過高會(huì)使冰銅或Cu2S氧化為Cu2O(氧壓Po2不要大于8.85×10-7kPa)，進(jìn)入溶渣而造成銅損失。

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