精煉爐高侵蝕區是如何選擇耐火材料的？

精煉爐的高侵蝕區在選擇耐火材料時，需要考慮以下幾個關鍵因素：高溫條件、熔渣和金屬的化學侵蝕、機械磨損、熱沖擊等。這些因素決定了耐火材料須具備優異的耐高溫性、抗化學侵蝕性、耐磨性和抗熱震性。以下是精煉爐高侵蝕區耐火材料選擇的原則和常用材料：

 

1. 高溫穩定性

精煉爐內的溫度通常較高，尤其是在高侵蝕區（如爐底、爐壁和渣線區域），溫度可達到1500°C到1700°C。耐火材料須能夠在高溫下保持穩定的物理和化學性質，不發生軟化、熔融或結構分解。

 

常用材料：鎂質耐火材料（如鎂磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂碳磚）是目前比較合適的材料。鎂質材料具有優異的耐高溫性能，能夠承受精煉爐的高溫環境。

 

2. 抗化學侵蝕性

精煉爐內會與熔渣、金屬以及氣體發生復雜的化學反應，尤其是渣線區域和金屬接觸區，耐火材料須具備較強的抗侵蝕性。熔渣中的堿性氧化物（如CaO、MgO）和酸性氧化物（如SiO?、Al?O?）對耐火材料的化學侵蝕較強。

 

常用材料：

鎂鉻磚：對堿性熔渣和高溫金屬液有較好的抗蝕性，常用于爐渣線和金屬接觸區。

鎂碳磚：具有優異的抗渣侵蝕性和抗氧化性，尤其適合于對抗堿性渣的侵蝕，同時碳的加入提高了抗熔損能力。

尖晶石磚（鎂鋁尖晶石）：具有良好的抗化學侵蝕性，能夠抵御酸堿熔渣的侵蝕，并且具有較好的熱震穩定性。

 

3. 耐磨性

高侵蝕區由于受到物料的流動、金屬液的沖刷和熔渣的摩擦，磨損較為嚴重。耐火材料須具備較高的耐磨性，避免過快磨損。

 

常用材料：

鎂碳磚：由于其硬度高，抗機械沖刷能力強，能夠很好地抵御金屬液和熔渣的沖刷磨損。

碳化硅材料：碳化硅具有優良的耐磨性和抗熱震性，常用于爐口和其他受到嚴重磨損的區域。

 

4. 抗熱震性

精煉爐操作中頻繁的加熱和冷卻會對耐火材料產生熱沖擊，這可能導致材料的開裂、剝落等。高侵蝕區的耐火材料須具有良好的抗熱震性能，能夠在快速的溫度變化中保持穩定。

 

常用材料：

尖晶石磚：熱震穩定性好，能夠承受溫度的劇烈波動。

鎂鋁尖晶石磚：兼具高溫強度和良好的抗熱震性，特別適合在溫度波動較大的區域使用。

 

5. 抗氧化性

精煉爐高侵蝕區由于暴露在高溫環境中，氧化作用加劇，特別是碳質耐火材料容易被氧化。因此，碳質材料通常需要加入抗氧化劑，以減少氧化引起的損耗。

 

常用材料：在鎂碳磚中常加入抗氧化劑（如鋁粉、硅粉）來提高抗氧化性能，防止碳的氧化損耗。

 

6. 經濟性和耐用性

高侵蝕區對耐火材料的消耗較大，因此在選擇材料時，還需要考慮經濟性和耐用性。雖然一些材料價格較高（如鎂鋁尖晶石磚和碳化硅材料），但由于它們使用壽命較長，能夠減少維修頻率，從長期來看具有較好的經濟效益。

 

總結

精煉爐高侵蝕區的耐火材料選擇需基于爐內的工作條件，通常優先選擇具備高溫穩定性、抗化學侵蝕、耐磨和抗熱震性能的材料。常用的耐火材料包括鎂質耐火材料、鎂鋁尖晶石磚、鎂碳磚以及碳化硅材料等。這些材料能有效應對高侵蝕區的復雜工況，延長爐襯的使用壽命并提高精煉爐的運行效率。