粗铅冶炼的硫化铅精矿,一般都含有一定的Zn,在冶炼过程中ZnS也被氧化,同时一部分被还原,一部分被再次氧化进入富铅渣,一部分则以蒸气的形式进入烟气,在随烟气上升过程中再次被二次风氧化,或与其他元素接触后氧化,同时烟气中含有大量的SO2气体及较高的氧分压。在熔体中则含有大量的PbO以及金属Pb,同时还有其他正常的渣成分,即FeO、CaO、SiO2、Fe3O4等其他杂质。
熔体内大量的PbO和Pb都是低熔点物质,在1000~1150℃的熔炼温度下,都有很好的流动性和穿透性,很容易渗进耐火砖的缝隙之内。Pb渗入到砖体缝隙后,遇氧被氧化成PbO,体积将增大20%左右,这将大大填充耐火砖的空隙。
另外在耐火材料的使用过程中,熔体沿气孔与裂纹等毛细管通道渗入耐火砖内,并与之相互作用,形成与原来耐火砖结构和性质不同的变质层(也就是习惯上称的浸润层),当炉内温度波动时,变质层就会开裂、剥落,熔体渗入砖内越深,变质层越厚,结构剥落越厚。如果炉内局部氧势偏高,容易使局部耐火砖内Cr2O3发生再氧化,Cr3+被氧化为cr6+,这样PbO由于极强的碱性就与CrO3发生反应,形成低熔点的PbO·CrO3,降低炉底砖的抗冲刷性能。同时和耐火砖的Cr2O3等形成的物质也都是低熔点材料,很不利于形成高熔点固相物质。烟气内的zn蒸气如果和耐火砖内部的Fe2O3相结合,后者被还原为低熔点的FeO物相,而Zn则被氧化为ZnO,这时候ZnO的体积将被扩大5~6倍,在渗入的部位产生膨胀效果。烟气内的SO2成分等对耐火砖的组成也有一定的化学作用。
这些渣特性和烟气特性对炼铅冶金炉耐火材料的使用有特殊的要求。
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