哪些耐火材料适宜在有色重金属冶炼炉中使用？-找耐火材料网

哪些耐火材料适宜在有色重金属冶炼炉中使用？

发布日期： 2018-07-12 08:15:59 阅读量（726）作者：

在耐火材料的各种材质的类别中，因使用的环境不同，在各种工业窑炉中使用的耐火材料也不同，那么哪种耐火材料才适宜在有色重金属冶炼炉中应用？

（1）耐火氧化物在铁硅渣中的溶解度及形成的液相区。

图1与图2分别示出了一些耐火氧化物在FeO-SiO2渣中的溶解度以及与Fe3O4(Fe2O3)-SiO2形成的液相区大小。

图1在1500℃时Al2O3、MgO、CaO、ZrO2在SiO2-FeO渣中的溶解度

图2Al2O3-SiO2-Fe3O4、Cr2O3-SiO2-Fe2O3、ZrO2-SiO2-Fe2O3、MgO-SiO2-Fe3O4与CaO-SiO2-Fe2O3系在1500℃时的液相区

从图中可看出,CaO(石灰)在渣中溶解度很大,与铁硅渣形成的液相区最大,因此,CaO质与含CaO多的白云石质材料不适宜于做有色重金属冶炼炉的炉衬。SiO2是易与FeO形成低熔点的熔剂,因此,硅砖与含SiO2的耐火材料也不能用来做有色重金属冶炼炉的炉衬。从图1与图2看,Cr2O3及ZrO2与铁硅渣构成的液相区小,而且在FeO-SiO2渣中溶解度小,表明Cr2O3与ZrO2耐火氧化物适于做有色重金属冶炼炉的炉衬。

图3示出了一些耐火氧化物在FeO-SiO2渣(或称铁橄榄石渣)中于不同温度下的溶解速度(v,旋转圆柱体法测定)。可以看出,镁铬尖晶石(MgO·Cr2O3)较好。

图3SiO2、MgO、Al2O3与镁铬尖晶石在铁橄榄石渣中的溶解速度(v)与温度(T)的关系(转速为120r.min-1)

(2)抗熔体渗透与结构剥落

耐火材料在使用过程中,熔体可沿其气孔与裂纹等毛细管通道渗入砖内,并与之相互作用,形成与原砖结构和性质不同的变质层。当炉内温度波动时,变质层就会开裂、剥落。熔体渗入砖内越深,变质层越厚,结构剥落也越厚。熔体渗入耐火材料内的深度X可由下式[6-7]来评估:

式中:σ为熔体的表面张力;θ为熔体在耐火材料上的润湿性接触角,如果润湿性差,接触角θ>90°,cosθ为负值,熔体就不能渗入耐火材料;η为熔体的黏度;r为耐火材料孔隙的半径;τ为时间。

从上式可以得出减轻结构剥落的途径有：

①加入与熔体润湿性不好的非氧化物以阻止熔渣的渗入;

②加入与熔体能形成高熔点物或高粘滞性物的组元到耐火材料中,以堵塞渗透通道;

③使耐火材料气孔微细化。现已认识到,使耐火材料气孔微细化不仅可以抑制熔体的渗透,提高耐火材料的抗侵蚀性,还可提高其抗热震性。

Cr2O3可与许多氧化物形成固溶体、高熔点化合物或熔化温度高的低共熔物。例如Cr2O3与SiO2形成的低共熔物的熔化温度达1720℃,Cr2O3与FeO能生成熔点达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黏度。因此,熔渣渗入含Cr2O3耐火材料的深度一般都较不含Cr2O3的耐火材料浅得多[9],即耐火材料中加入Cr2O3,一般都能减轻材料的结构剥落。ZrO2也有类似的特性,而且加入ZrO2还能提高耐火材料的抗热震性。

从以上分析可以大致得出:有色重金属冶炼炉炉衬不适宜用含碳耐火材料,也不宜用含CaO高的耐火材料,SiO2含量高的也不适宜。较为适宜的是含Cr2O3与含ZrO2的耐火材料。但ZrO2太贵,最常用且用得最多的是镁铬耐火材料。