炼铅炉反应器用耐火材料

反应器内衬的设计是否合理直接关系到反应器的寿命，反应器内衬的设计包括两方面：一是确定合理的结构和尺寸；二是正确选择耐火材料。
(一）反应器内衬结构的设计
1.反应器炉衬厚度
决定反应器炉村厚度的主要因素是炉衬的寿命。反应器的砌体，除个别部位如喷枪套砖、与喷枪对应的顶部砖体及隔墙外，其寿命应为1年，即1年大修1次。决定炉衬厚度的另一因素是炉壳表面温度。根据德国贝采留斯QSL示范工厂的经验，认为反应器外壳表面温度控制在300~350℃较合适，他们认为之所以将反应器外壳表面温度控制这样高，是为了既不降低外壳的结构强度又能使炉衬散热快，能延长炉衬的使用寿命，鲁奇公司为德国、中国、韩国设计的QSL反应器炉村厚度均为350mm。
炉衬厚度较薄、外壳温度高带来的不利因素是炉体散热损失大。反应器周围的环境温度高，也对更换喷枪及套砖的操作不利，尤其是对较小的反应器，炉体散热损失大对维持反应器的热平衡不利。因此对较小的反应器应适当加大炉村的厚度。水口山法的反应器内衬厚度不等，下半部厚408mm,上半部厚360mm,并在砌体和外壳之间铺设厚30mm的填料层起保温和膨胀缝的作用，实践证明其寿命可达1年以上，而且因外壳表面温度低，仅为150~200C,故反应器单位表面热损失比德国QSL反应器大大降低。德国鲁奇公司所设计的QSL反应器外壳表面散热损失为29270kJ/(m²h),水口山反应器为21740kJ/(mh)。实践证明在反应器村砖与外壳之间铺设适当厚度的填料层，不但不会降低炉寿命而且会减少炉体的散热损失、节约燃料，同时又改善了反应器周圈的操作条件。
2.喷枪套砖
喷枪附近的砖砌体由于喷枪的搅拌作用，渣的机械冲刷和化学侵蚀较其他部位严重，此处的砖砌体寿命也短，故设计特殊结构的内外套砖（图24-16),以便于更换，喷枪内套砖是圆台形，小头尺寸为140~200mm。外套砖由4块或2块组成，其内孔径与内套砖的外径相配合。鲁奇公司设计的QSL反应器外套砖为4块1组，北京有色冶金设计研究总院设计的水口山反应器的外套砖为2块1组。2块1组较易砌筑。
喷枪内套砖被侵蚀后，即加快了喷枪的损耗。采用尺寸较小的内套砖外加铜水冷底座保护将会大大延长喷枪套砖的寿命，进而提高喷枪的使用寿命。
3.隔墙
QSL反应器炼铅是在氧化区和还原区两个区完成化学反应的，两区的渣型控制是至关重要的。为了能准确控制工艺要求的渣型，在氧化区和还原区之间设置隔墙，防止两区的炉渣混流，同时也防止加料氧化区的生料流进还原区。
隔墙的高度取决于熔池的深度，一般比熔池镜面高出100~150mm即可，隔墙厚400~600mm,视反应器大小而定。隔墙中部最下方留200mm×(300~350)mm的孔洞，氧化渣从此孔流进还原区，而还原区所产出的粗铅经此孔流入氧化区再流到虹吸出铅区。隔墙上方为烟气通道。
QSL反应器的隔墙采用熔粒烧结络镁砖砌筑，隔墙的使用寿命仅4~6个月，这是决定反应器中修期限的关键。为了延长隔墙的使用寿命，除了设计合理的砌筑结构及选取优质的耐火材料外，应采用铜水套冷却的措施，在水口山试验厂的反应器上普采用铜水冷梁镶砌络镁砖的隔墙，通过两个月的试验隔墙砌砖完好无损。而西北铅锌厂QSL反应器的隔墙经过两个月的试车受到严重侵蚀，特别是孔洞附近，在隔墙中设置铜水冷梁是提高隔墙使用寿命的有效途径。
(二）反应器内衬材料的选择
反应器熔池中的熔体温度不是很高，熔池中大部分熔体为高铅渣，少部分为粗铅，在氧化区渣含铅高达40%左右。底吹喷枪喷出的气流搅动熔体，对炉衬的冲刷和侵蚀很强烈。设计时应选用抗渣性好、时冲剧的优质碱性耐火材料。
鲁奇公司和奥地利RADEX耐火材料厂对QSL反应器所用的耐火材料进行了试验研究。根据试验结果和示范工厂的经验，对反应器的不同部位选用不同型号的铭镁砖。熔池上半部选用DB505,熔池底部选用DB505-B,靠近喷枪范围内选用DB605-1.DB605-1型砖的横质原料和格质原料经配料后先在电炉中熔化，冷却后再经破碎、配料、机压成型，在542高温容中烧结成砖，DB605-1型砖有良好的抗热震性，再使用“无继砌转法”，可使侵蚀降到最小。砌筑反应器的铭镁砖时，应使用与其配合的专门灰浆。
反应器内村设计的一个重要环节是膨胀缝的设计，膨胀缝设气象温度计不合理将导致投产后炉村过早损坏，严重时可能使炉壳胀裂。反应器内衬和外壳的温度和线膨胀系数均不一样，设计时应计算出二者的差值，用预留膨胀缝来补偿。