有色金属炉衬损毁机理

下面介绍下有色金属炉衬损毁机理。有色金属的冶炼温度一般比较低，但是，CuO2、NiO、ZrO、PbO和SnO等氧化物在熔融状态下具有较强的碱性，冰铜、砷锑硫化物和熔渣等物质在冶炼过程中具（I较大的流动性和侵透能力，另外还有酸气的侵蚀。有色冶金炉在上述条件下工作，对炉衬的侵蚀非常激烈，恃别是渣线区属的炉衬损毁速度更快。因此，有色冶金炉的使用寿命并不高，耐火砖的消耗则是比较多的。

有色冶金炉的炉衬损毁机理主要是熔融金属、金属氧化物或熔渣的浸透和温度应力的作用而造成的。在窑炉衬体中存在着温度梯度，当熔融金属、氧化物或熔渣沿着衬体的缝隙或气孔渗透到纵深内部时，则发生三种情况：1）熔融金属发生氧化、还原成形成低熔点的矿物，致使衬体进到侵蚀，或产生龟裂剥落；2）熔融金属或氧化物发生沉枳，造成耐火砖衬体膨胀而塌落；3）强碱性的熔融金属或熔渣，流动性很强，对耐火砖的冲刷和侵蚀较为严重。

铜的熔点为1083℃。在冶炼过程中，熔融金属铜向衬休内部渗透，发生氧化并伴随着体积的膨胀。当铜氧化成CuO2时，体积增大0.64倍，氧化成CuO时，则体积增大0.75倍。这就是说，在铜熔炼炉衬体的断而上，由于温度的不同，浸透的铜呈现不同的形态，即体积变化也不间，致使衬体材料的组织结构产生龟裂、裂缝，甚至发生剥落。

在一定的温度条件下，铜的氧化物能够与耐火砖衬体中的某些氧化物发生反应而生成液相。例如，氧化铜与SiO2的液相点为1060℃，与MgO的液相点为1135℃，与Cr2O3的液相点则在1560℃以上。由于低熔点物质的形成，破坏了炉衬材料的组织结构，并发生熔蚀现象，降低广使用寿命。另外，在有色金属冶炼过程中，熔渣里含有大量的铁硅酸盐，对耐火砖炉衬的侵蚀较严重，对铝镁尖晶石耐火砖炉衬侵蚀要轻一些。因此，有色金属熔炼炉普遍采用镁铬耐火砖你砖作炉衬。

金属铜、锌，特別适金属铅，最容易渗透到耐火砖砌体中，在氧分压较低的炉衬冷命不断发生沉积，使砌体而炉胺内鼓胀而损毁。如果炉衬损毁较严重时，熔融物的渗透可造成泄漏事故，直接影响生产。

在有色金属冶炼过裎中，由于炉内溫度的骤然变化，能够引起耐火砖龟裂使炉衬发生热剥落；另外，在适当的温度下，废气中SiO2对碱性耐火砖中的方镁石相发生作用，生成含镁的硫酸盐，使耐火砖砌体的组织结构产生崩溃，降低炉衬的使用寿命。

在有色冶金窑炉选用耐火砖时，应考虑下列工作条件：装入原料的成分和数量、金属熔液的成分和处理量、燃料种类和成分、操作温度、气氛和压力、熔渣成分及其溫度的变化等。在一般操作条件下，与金属熔液和熔渣接触的炉衬部位，目前将遍采用高级碱性耐火砖、碳化硅砖、氮化硅砖或石英砖等材料砌筑，获得了良好的使用效果，这也是今后的重要发展趋向。

例如，在炼铜转炉风口及其以下部位和反射炉炉顶，采用直接结合镁铬砖或方镁石砖彻筑，使用方命较高；在闪速炉上，反应塔支撑部位用直接结合镁铬砖作衬体，沉降池渣线区属则用电熔碱性砖砌筑，二者连接部位等处采用水冷部件，并埋在耐火浇注料之中。这种炉衬的蚀损较均衡，可显著提高寿命。

在有色冶金窑炉的设计施工和使用过程中，应注意以下几个问题：

1）窑炉设计时，站构应合理，散热少，检修方便。熔池等部位应选用高温强度大、气孔率和透气性均小的砌筑耐火砖，同时应不产生二次膨胀，以保证砌体的稳定性；

2）精心施工，保证炉衬砌体的整体性和密实性，以防止金属熔液的渗漏；

3）合理地进行烘炉。生产时应严格逍守技术操作规程，注意控制炉温，尽显减少炉衬的剥落。

总之，有色冶金工业与钢铁工业相比，虽然发展速度较慢，但趋势还是一样的，即不断采用新工艺、新技术、窑炉大型化、自动化和高效化，优质耐火砖和不定形耐火砖的应用增加，炉衬寿命延长，生产效率提高。

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