闪速炉用耐火砖的选择与应用
发布日期： 2019-01-28 13:44:34 阅读量（453） 作者：刘成西闪速炉是一种大型有色熔炼炉，结构主要由进行炉料反应的反应塔、储存并分离铜锍及炉渣的沉淀池和将烟气排入余热锅炉的上升烟道三大部分。
由于闪速炉反应过程和炉子结构上的特殊性，其每个部位所选用的耐火材料的品种、砌筑要求等也不相同主要筑炉耐火材料理化参数见表1。
表1 闪速炉主要耐火材料理化参数表
1、反应塔
反应塔是物料快速反应的关键部位，物料在熔炼过程中的化学反应主要是在反应塔内进行。塔内最高温度达1400℃〜1500℃。快速反应的高温炉料在几秒钟内快速到达沉淀池，部分熔体沿着反应塔内壁流下，这些混合物料和高温气流直接冲刷炉壁，这种冲刷和物料的侵蚀直接影响到耐火砖的使用寿命。由于反应塔体吊装在沉淀池上部，耐火砖砌筑在两水平水套之间，更换极不方便。所以，塔体本身必须选择具有良好的耐高温、抗冲刷、耐侵蚀性很强的电熔再结合镁铬砖或电铸镁铬砖。
对反应塔顶部内衬的要求要低一些，因为塔顶部只受辐射热，温度也较低。由于物料不直接冲刷，所以受到侵蚀程度也轻，可选择不同的半再结合镁铬砖或优级直接结合镁铬砖虽然目前有些闪速炉采用一只中央精矿喷嘴，高纯度富氧冶炼，由于加强了塔顶的冷却，仍可不需要很昂贵的高档镁铬砖选用直接结合镁铬砖或半再结合镁铬砖均可。
2、沉淀池
沉淀池设在反应塔与上升烟道的下面，主要起到储存及熔体分离作用，使用的耐火材料品种比反应塔、上升烟道多。
1）沉淀池内表面层
沉淀池上部空间是高温气体流动的通道气体温度在1350℃以上，这个区域不直接受液体侵蚀，气体流速慢，冲刷力不强，耐火砖损耗没有渣线区域和反应塔本体严重所以，在沉淀池顶部多采用半再结合镁铬砖或优级直接结合镁铬砖。在实际设计中，为了延长使用寿命，在沉淀池顶部还采用水冷梁冷却炉顶结构，以降低炉顶温度，增强耐火砖表面的抗腐蚀、抗气流冲刷能力。
沉淀池渣线是熔池内最容易被侵蚀的部位，也是损耗最严重的部位。由于闪速炉熔渣呈碱性，主要由Cu、Fe、S、Pb、Zn的氧化物和SiO2等组成，其中FeO占35%〜42%，SiO2占28%〜34%，对耐火砖侵蚀最严重。虽然闪速炉在操作过程中，为了降低渣中含铜量，经常调节SiO2含量和Fe/SiO2的比值。但是，熔渣对耐火砖的侵蚀能力是无法改变的。另一个容易被侵蚀的部位是反应塔下面沉淀池的三个面，这三个面直接受到冲刷和熔体的侵蚀。该区域是闪速炉温度最高、最容易被侵蚀处，在闪速炉内衬设计时，为了提高该部位的抗侵蚀能力，通常还采用多种冷却方式。所以，这些部位必须选用抗渣、抗冲刷性能强的优质半再结合镁铬砖。由于渣线区域还受铜锍放出次数频繁的影响。所以，渣线部位选用电熔再结合镁铬砖比较合适。
炉底与渣线区以及整个熔池炉墙相比，冲刷、侵蚀程度要轻的多。但是，对这个部位用砖性能要求不比其它部位低。这是因为炉底是炉内衬的基础。而且该部位的耐火砖至少有一个面直接与液体相接触，熔体在池内要有一定的停留时间，如果耐火砖选择不当，就会出现液体渗漏，这是决不允许的。所以，要求炉底的耐火砖要有很高的耐压强度，而且显气孔率要小，荷重软化温度要高，能长期在高温液体的浸泡、压迫下正常工作在渣线以下及炉底选用耐压强度高的半再结合镁铬砖或电熔再结合镁铬砖比较理想用优级直接结合镁铬砖也可以，但理化指标必须满足要求。
在炉墙镁铬砖外侧通常选用镁铬浇注料内埋冷却铜管或耐火粘土砖与捣打料结构形式。
2）底中下层
炉底中下层用砖，除了耐火砖具有保温作用外，炉底用砖的耐压强度也是一个很关键的参数。因此，在炉底选砖上，必须考虑耐火砖的单位面积下的压强根据我们多年的设计经验和实践，在闪速熔炼炉炉底上，熔炼温度在1550℃以下，单位面积压强必须大于8.0MPa以上所以，在最下层所选用的是压强大于30.0MPa的耐火粘土砖和压强大于10.0MPa的高温保温砖。
3）反应塔和上升烟道与沉淀池的连接部均为垂直相交，受气流冲刷最为严重。采用数根冷却铜管为骨架，填充不定形耐火浇注料的结构。不定形耐火浇注料在高温下必须具有良好的抗腐蚀、耐冲刷性能，而在施工时必须要有很好的流动性，以确保施工质量。成型后必须要有足够的养护时间，以达到所要求的性能。
3、上升烟道
上升烟道是闪速炉烟气汇集排出的通道，在设计时，为了减少烟尘含量，通常设计烟气入口处的烟气上升速度较慢，一般为5.0〜6.6m/s。烟气在流动过程中有部分烟尘会粘结在内衬表面，表现最突出的是斜顶和烟气出口处。为了减轻烟气出口处的结瘤，通常提高出口处烟气速度(出口处烟气速度一般高于烟气入口处，为6.0〜9.0m/s)。虽然气流对耐火砖有一定的冲刷、侵蚀，当粘结物渗入到耐火砖一定深度后(称挂渣)，还可起到保护耐火砖的作用。但对烟气出口处的结瘤必须按时清理，以免影响烟气的正常排出。上升烟道区域的温度比反应塔、沉淀池要低，正常运行时在1250"℃〜1300"℃之间，一般选用半再结合镁铬砖或直接结合镁铬砖。靠近沉淀池部分和排渣口上方温度偏高，气流变向有一定的冲刷，选用半再结合镁铬砖为好。目前有些国家为了减少上升烟道的维修量，在上升烟道直墙上增设多层水平铜板水套，以延长耐火砖的使用寿命。
从对以上三部分的分析得出，对耐火砖的选择，必须根据具体情况来决定，并非选用的材质越高越好，主要是要选择得当。
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