鎳鐵冶煉爐選用抗侵蝕型耐火磚的要點
目前工業(yè)上成熟的鎳鐵冶煉工藝是回轉(zhuǎn)窯預還原和電爐熔煉工藝(RKEF)。以干燥窯—回轉(zhuǎn)窯—礦熱電爐為主要設備通過還原熔煉工藝生產(chǎn)鎳鐵合金。由于紅土鎳礦中SiO2的含量較高為了提高爐渣的流動性和改善脫硫能力，經(jīng)常配入一定量的生石灰，這導致熔煉過程渣量增大，且爐渣對爐襯耐火磚侵蝕能力強，爐襯燒穿事故時有發(fā)生，更是造成電爐有效容積減少，降低了電爐的利用系數(shù)，增加了電耗。
鎳鐵冶煉爐的爐襯耐火磚選材的不合理會直接導致耐火磚—爐渣接觸，形成低熔點化合物，爐渣—耐材轉(zhuǎn)變?yōu)橐合鄷r耐材所占比例高，導致耐材逐漸被侵蝕甚至燒穿。目前，關于鎳鐵礦熱爐的爐襯結(jié)構及耐材選型沒有統(tǒng)一的標準和通用的方案。現(xiàn)階段，在大型鎳鐵電爐爐墻內(nèi)襯和爐底內(nèi)襯耐材同樣選用抗侵蝕能力強的耐火磚，目前很多企業(yè)在采用水冷爐壁厚后，往往采用較便宜的MgO磚做用耐材，而在低(Cao)/(SiO2)比的熔渣中FeO的活度大，擴散速度快，對MgO磚中的鎂砂顆粒有較強的溶解能力，從而減少爐襯的壽命。因此一定要研究鎳鐵電爐冶煉工藝中渣的對象，研究FeO含量對耐火材料侵蝕行為的影響規(guī)律。
一：爐底和爐壁耐火材料的選擇
鎳鐵礦熱爐砌體內(nèi)襯的設計應根據(jù)爐容、爐型、爐子結(jié)構參數(shù)以及各部位的工作條件選用優(yōu)質(zhì)耐火材料，耐火材料質(zhì)量的選擇和砌筑質(zhì)量對礦熱爐壽命有極大的影響。
1.1爐底：
在以往鎳鐵礦熱爐冶煉的生產(chǎn)實踐中，爐底耐火材料作為關鍵的使用部位，因冶煉過程中不能進行修補，決定了爐齡的高低。目前爐底耐火材料主要選用定型耐火磚砌筑或不定型耐材搗打的兩種方式：前者使用過程中由于鎳鐵水的滲透嚴重，導致磚上浮，影響爐底整體的使用壽命：后者由于抗侵蝕效果差高溫強度低，爐底的使用壽命受到了影響。定型耐火磚砌筑爐底有平砌和反拱兩種工藝，爐底耐材從上到下分為爐底工作層、爐底安全層、爐底永久層。
1.1.1爐底工作層的耐材材質(zhì)從目前使用的情況看，大致有五種。
(1)浸油高純鎂磚。此磚最大的特點是經(jīng)過浸油處理，填充了磚的空隙，防止渣的侵入。保護爐底但是價格較貴。
(2)鎂碳磚 在48MVA的鎳鐵礦熱爐中使用效果還有待考證
(3)電熔再結(jié)合鎂鉻磚，小型礦熱爐上使用的較多爐齡為1~2年
(4)碳磚。有部分鎳鐵冶煉廠家使用過，但是效果不是很好
(5)97鎂磚。國內(nèi)大多數(shù)耐材廠家可以生產(chǎn)在33MVA礦熱爐采用了97鎂磚和鎂質(zhì)搗打料，已經(jīng)有廠家使用壽命超過3年。
1.1.2 爐底安全層
爐底安全層國內(nèi)大型礦熱爐大多采用中檔95鎂磚或93鎂磚
1.1.2 爐底永久層
爐底永久層大型礦熱爐大多采用高鋁磚或者耐火澆注料
至于最終的爐底耐材選擇和砌筑方式有必要與爐型的整體設計結(jié)合，爐底設計有必要考慮開爐保護層，通過適量厚度的搗打料得以實現(xiàn)，使爐底在烘爐過程中免受沖擊。
1.2：爐壁
爐壁位置耐火材料(與爐渣接觸部分)分為四種：熱壓炭磚、鎂鉻磚、鉻剛玉磚、和高鋁磚，由于碳質(zhì)耐火材料和鎳鐵礦開始的反應理論溫度很低不相匹配，所以碳磚不適于作為鎳鐵礦熱爐的爐襯材料。
根據(jù)鎳鐵爐和耐材的主要化學組成，運用相圖計算三種爐壁耐材(鎂鉻磚、鉻剛玉磚、高鋁磚)與鎳鐵爐渣接觸后沒開始出現(xiàn)液相的溫度以及二者轉(zhuǎn)變?yōu)橐合鄷r的質(zhì)量比。分析得出鎳鐵爐渣屬酸性爐渣，由于原礦產(chǎn)地不同以及一些其他原因，不同廠家的爐渣成分存在一定的差異成分差別主要在FeO和CaO含量，其原因是Fe和Ni選擇性還原程度不同以及石灰加入量的差異。通過分析爐渣-耐材接觸出現(xiàn)液相的理論溫度，鎂鉻磚、鉻剛玉磚以及高鋁磚在與鎳鐵接觸后出現(xiàn)液相的平均溫度分別1800℃、1445℃和1385℃，分析耐材-爐渣系統(tǒng)變?yōu)橐合嗪蟮馁|(zhì)量比，得出鉻剛玉磚對鎳鐵爐渣的抗侵蝕能力要高于高鋁磚，鉻剛玉磚的抗渣侵蝕能力較強，鎂鉻磚的抗渣滲透能力較強。考慮爐襯結(jié)構或其他因素爐壁耐材選鉻剛玉磚最為合適。
1.3：熔池和渣線
礦熱爐中不合理的電流分布是爐墻損毀的重要原因之一，當電極至爐墻的電壓梯度大于電極之間的電壓梯度時，電流就會流向爐墻，提高這一部位的溫度，導致加速爐渣對爐墻的化學侵蝕，所以要求該部位耐火材料有較好的抗渣性。
1.4 渣線上部區(qū)域
該區(qū)域在礦熱爐生產(chǎn)鎳鐵的冶煉工藝中侵蝕較輕，幾乎不會損毀，主要為熱輻射、煙氣的侵蝕、還原氣氛的侵入。此區(qū)域可選用普通燒鎂磚、耐火粘土磚。
1.5 爐頂區(qū)域
爐頂區(qū)域主要受熱輻射和煙氣的侵蝕與爐墻上部相似，溫度的波動會導致材料的開裂解體，要求材料有較好的熱震，通常采用吊掛磚或吊掛磚配澆注料兩種形式。材質(zhì)選用碳化硅或高鋁質(zhì)。爐頂上的電極孔和加料孔，其周圍可采用耐火澆注料整體澆筑，也有采用耐火澆注料搗制或埋設水冷銅管的預制耐火澆注料爐頂，它比砌磚爐頂具有更好的整體性和密封性。
總結(jié)：鎳鐵礦熱爐中渣侵問題是阻礙爐襯健康使用的最大弱點，所以在選擇正確的耐火磚同時三分材料，七分施工。耐火材料是物質(zhì)基礎，而砌筑工藝方案及施工質(zhì)量是爐體壽命較高的重要保障，一個健康的爐襯需要多方面的工藝結(jié)合
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