銅熔煉爐底用耐火抗腐蝕鎂質(zhì)搗打料
1原設(shè)計爐底結(jié)構(gòu)及搗打料組成
1.1密閉鼓風(fēng)爐
原設(shè)計爐缸砌體結(jié)構(gòu)如圖1。與熔體接觸的面層為鎂鋁磚,厚度230mm錯縫砌筑,下面為70mm搗打料,材料組成(重量比)為:3~5mm英砂70%,生粘土粉30%,加模數(shù)2.95的水玻璃混合拌濕,人工砸實后用柴火烘干8h。
1.2前床
原設(shè)計爐底砌體結(jié)構(gòu)如圖2.與高溫熔體接觸的面層為鎂鋁磚，厚230mm砌成反拱形。下層的搗打料厚34mm（反拱中線處)，材料組成(重量比)為:3-8mm石英砂70%,生粘土粉30%,用水拌合均勻,摻水玻璃5%,砸實后烘干。
1.3連續(xù)吹煉爐
原設(shè)計爐底砌體結(jié)構(gòu)如圖3,接觸高溫熔體的面層為鎂鋁磚,厚230mm砌成反拱形。其下面的搗打料厚度140mm（反拱中心處).材料重量比組成與前床一致。
2搗打料存在問題剖析
通過仔細(xì)分析上述三爐底的結(jié)構(gòu)和搗打料組成,不難發(fā)現(xiàn)如下情況和問題。
(1)三爐搗打料均處于面層鎂鋁磚的下面,與鎂鋁磚一道長期承受高溫及熔體的巨大壓力。搗打料層對面層鎂鋁磚是支承層,對下面和左右兩側(cè)磚體是保護隔離層。
(2)三爐搗打料組成原設(shè)計基本一致,均以石英砂為主構(gòu)成水玻璃型硅質(zhì)搗打料。石英砂是骨料,決定搗打料層理化指標(biāo)的優(yōu)劣:生粘土粉主要起填充劑作用,能減少空隙增加搗打?qū)拥闹旅苄?水玻璃則起粘結(jié)膠合侑用。
(3)三爐搗打料均為硅質(zhì),屬酸性耐火材料;其面層為鎂鋁磚,材質(zhì)為鎂鋁質(zhì),屬堿性耐火材料,顯然兩者材質(zhì)不一,屬性相反。
(4)三爐爐底在熔煉過程中,要經(jīng)受1200~1300℃的高溫作用,硅質(zhì)搗打?qū)又械腟iO2與鎂鋁磚的MgO會起化學(xué)反應(yīng),生成橄欖石2MgOSiO2對鎂鋁磚產(chǎn)生損蝕作用。
(5)三爐熔煉過程中,所承載的高溫熔體含有堿性成分 CaO、 MgO、FeO、Cu2O等。當(dāng)爐底面層鎂鋁磚因磚材質(zhì)量、砌筑質(zhì)量存在缺陷時,熔體便會向下透滲。當(dāng)其堿性成分觸及硅質(zhì)酸性搗打料時,相互間就會產(chǎn)生化學(xué)作用,使搗打料受侵蝕,而產(chǎn)生疏松致穿等問題。
(6)以石英砂為主，添加生粘士粉及水玻璃組成的水玻璃型硅質(zhì)搗打料,由于水玻璃粘結(jié)力不強,且沒有添加促凝劑,搗打成型后整體性、致密性、結(jié)實度及燒結(jié)效果均不夠理(刀由于三爐搗打料屬硅質(zhì),與鎂質(zhì)耐材相比,無論耐火度、耐壓強度、體積密度、顯氣孔率、抗堿性氧化物性能等均存在較大差距。
3搗打料的改進
實踐證明采用鎂砂燒結(jié)或鎂鐵燒結(jié)爐底(用于與熔體直接接觸)具有較大的機械強度、致密性好、堅韌性大和抗蝕性良好,爐底壽命顯著延長。其做法是將鎂砂(MgO>83%,粒度<5mm、鐵粉(Fe3O73%、FeO387%、FeO17%)和鹵水(MgCL2>45%)按比例配料混合后搗固,點火升溫至1500℃,恒溫38h后便形成完整的燒結(jié)爐底。本著搗打料材質(zhì)選擇與鎂鋁磚相近原則,決定將原設(shè)計的水玻璃硅質(zhì)搗打料改為鹵水加鎂砂,并在密閉鼓風(fēng)爐、前床和連續(xù)吹煉爐筑爐施工中同時采用。這種鹵水加鎂砂的鎂質(zhì)搗打料的重量比組成為:2-6mm鎂砂67%,鎂粉33%,氧化鐵紅適量,用鹵水(d≥1.26)摻和拌合均勻后人工搗固,并用柴火烘干24h。
材料要求為:鎂砂,MgO≥80%,粒度2-4mm和4-6mm各50%配制而成;鎂粉,牌號MF-82，粒度≤0.088mm,鹵水用MgCl≥45%的鹵粉調(diào)配而成;氧化鐵紅,標(biāo)準(zhǔn)H103,一級品。施工中發(fā)現(xiàn)該鎂質(zhì)搗打料具有固結(jié)效果好,不經(jīng)烘烤,自然養(yǎng)護也能較快地形成整體且致密性良好,強度增長快;施工工具方法簡單,操作方便快捷。
4結(jié)論
銅熔煉密閉鼓風(fēng)爐、前床和連續(xù)吹煉爐爐底采用鹵水鎂砂型鎂質(zhì)搗打料,其材質(zhì)與面層鎂鋁磚相近,一經(jīng)燒結(jié)其理化性能接近鎂鋁磚,且不存在對鎂鋁磚的腐蝕問題,理化性能明顯優(yōu)于水玻璃硅質(zhì)搗打料,可顯著延長爐底壽命。
1.1密閉鼓風(fēng)爐
原設(shè)計爐缸砌體結(jié)構(gòu)如圖1。與熔體接觸的面層為鎂鋁磚,厚度230mm錯縫砌筑,下面為70mm搗打料,材料組成(重量比)為:3~5mm英砂70%,生粘土粉30%,加模數(shù)2.95的水玻璃混合拌濕,人工砸實后用柴火烘干8h。
1.2前床
原設(shè)計爐底砌體結(jié)構(gòu)如圖2.與高溫熔體接觸的面層為鎂鋁磚，厚230mm砌成反拱形。下層的搗打料厚34mm（反拱中線處)，材料組成(重量比)為:3-8mm石英砂70%,生粘土粉30%,用水拌合均勻,摻水玻璃5%,砸實后烘干。
1.3連續(xù)吹煉爐
原設(shè)計爐底砌體結(jié)構(gòu)如圖3,接觸高溫熔體的面層為鎂鋁磚,厚230mm砌成反拱形。其下面的搗打料厚度140mm（反拱中心處).材料重量比組成與前床一致。
通過仔細(xì)分析上述三爐底的結(jié)構(gòu)和搗打料組成,不難發(fā)現(xiàn)如下情況和問題。
(1)三爐搗打料均處于面層鎂鋁磚的下面,與鎂鋁磚一道長期承受高溫及熔體的巨大壓力。搗打料層對面層鎂鋁磚是支承層,對下面和左右兩側(cè)磚體是保護隔離層。
(2)三爐搗打料組成原設(shè)計基本一致,均以石英砂為主構(gòu)成水玻璃型硅質(zhì)搗打料。石英砂是骨料,決定搗打料層理化指標(biāo)的優(yōu)劣:生粘土粉主要起填充劑作用,能減少空隙增加搗打?qū)拥闹旅苄?水玻璃則起粘結(jié)膠合侑用。
(3)三爐搗打料均為硅質(zhì),屬酸性耐火材料;其面層為鎂鋁磚,材質(zhì)為鎂鋁質(zhì),屬堿性耐火材料,顯然兩者材質(zhì)不一,屬性相反。
(4)三爐爐底在熔煉過程中,要經(jīng)受1200~1300℃的高溫作用,硅質(zhì)搗打?qū)又械腟iO2與鎂鋁磚的MgO會起化學(xué)反應(yīng),生成橄欖石2MgOSiO2對鎂鋁磚產(chǎn)生損蝕作用。
(5)三爐熔煉過程中,所承載的高溫熔體含有堿性成分 CaO、 MgO、FeO、Cu2O等。當(dāng)爐底面層鎂鋁磚因磚材質(zhì)量、砌筑質(zhì)量存在缺陷時,熔體便會向下透滲。當(dāng)其堿性成分觸及硅質(zhì)酸性搗打料時,相互間就會產(chǎn)生化學(xué)作用,使搗打料受侵蝕,而產(chǎn)生疏松致穿等問題。
(6)以石英砂為主，添加生粘士粉及水玻璃組成的水玻璃型硅質(zhì)搗打料,由于水玻璃粘結(jié)力不強,且沒有添加促凝劑,搗打成型后整體性、致密性、結(jié)實度及燒結(jié)效果均不夠理(刀由于三爐搗打料屬硅質(zhì),與鎂質(zhì)耐材相比,無論耐火度、耐壓強度、體積密度、顯氣孔率、抗堿性氧化物性能等均存在較大差距。
3搗打料的改進
實踐證明采用鎂砂燒結(jié)或鎂鐵燒結(jié)爐底(用于與熔體直接接觸)具有較大的機械強度、致密性好、堅韌性大和抗蝕性良好,爐底壽命顯著延長。其做法是將鎂砂(MgO>83%,粒度<5mm、鐵粉(Fe3O73%、FeO387%、FeO17%)和鹵水(MgCL2>45%)按比例配料混合后搗固,點火升溫至1500℃,恒溫38h后便形成完整的燒結(jié)爐底。本著搗打料材質(zhì)選擇與鎂鋁磚相近原則,決定將原設(shè)計的水玻璃硅質(zhì)搗打料改為鹵水加鎂砂,并在密閉鼓風(fēng)爐、前床和連續(xù)吹煉爐筑爐施工中同時采用。這種鹵水加鎂砂的鎂質(zhì)搗打料的重量比組成為:2-6mm鎂砂67%,鎂粉33%,氧化鐵紅適量,用鹵水(d≥1.26)摻和拌合均勻后人工搗固,并用柴火烘干24h。
材料要求為:鎂砂,MgO≥80%,粒度2-4mm和4-6mm各50%配制而成;鎂粉,牌號MF-82，粒度≤0.088mm,鹵水用MgCl≥45%的鹵粉調(diào)配而成;氧化鐵紅,標(biāo)準(zhǔn)H103,一級品。施工中發(fā)現(xiàn)該鎂質(zhì)搗打料具有固結(jié)效果好,不經(jīng)烘烤,自然養(yǎng)護也能較快地形成整體且致密性良好,強度增長快;施工工具方法簡單,操作方便快捷。
4結(jié)論
銅熔煉密閉鼓風(fēng)爐、前床和連續(xù)吹煉爐爐底采用鹵水鎂砂型鎂質(zhì)搗打料,其材質(zhì)與面層鎂鋁磚相近,一經(jīng)燒結(jié)其理化性能接近鎂鋁磚,且不存在對鎂鋁磚的腐蝕問題,理化性能明顯優(yōu)于水玻璃硅質(zhì)搗打料,可顯著延長爐底壽命。
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