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河南耐火砖厂家3种方式提高铜冶炼耐火材料内衬的使用寿命

文章编辑:耐火材料 发表时间:2021-03-30 浏览次数:

在2021.03.30日,河南耐火砖厂家3种方式提高铜冶炼耐火材料内衬的使用寿命介绍。

基于过去耐火材料进步历史,显然在未来几年将出现越来越多的技术发展和创新,并更多地关注环境、粘土砖回收、安全和健康等议题。

如图1所示,本文认为有3种方式来提高耐火材料内衬的使用寿命,例如通过优化内衬概念、渣工程以及工艺工程。这里简要讨论这些方式方法。

图1 耐火材料研究方法

 

1、渣工程

耐火材料内衬也可以通过渣工程来提高使用寿命,可以通过改变渣组成来减少一个或多个损毁机理。

增大渣黏度

高黏度熔渣通常降低渣在耐材中的渗透度。

耐火材料中一个或多个组成在渣中饱和

熔渣中氧化镁溶解被认为是一种非常重要的侵蚀机理,因此这种情况下认为可以考虑事先将渣中氧化镁饱和。

加强尖晶石化

因为尖晶石层可以在熔渣与耐火材料之间形成一道物理屏障,http://www.zzjsjnc.com河南耐火砖厂家阻碍更为不利的化学反应。

因为渣是产品工艺过程中的重要组成部分,因此改变渣组成时需要认真思考,尽管改变渣组成通常是提高耐火材料抗侵蚀性最直接的方法,但却不能危及工艺过程的高效性和可靠性。

2、内衬概念

提高耐火材料寿命的最直接有效的方式是使用能够同时承受机械、热学和化学侵蚀作用的耐火材料。由于复杂铜冶炼工艺和窑炉类型的多样化,这就要求准确了解彼此独立系统,包括操作损毁机理。在耐火材料工业,了解和掌握工艺条件和耐火材料损毁行为能够发展和试验新型耐火材料,尽管创新型耐火材料概念已经成为可能,但新型耐火材料类型是基于现有耐火材料的一种或多种特征的发展和进步,如热震稳定性特征,通过改变原材料或生产工艺来全面满足铜生产企业的特殊需要。除此之外,优化耐火材料类型确定生产工艺路线,新型耐火材料的开发也要随着生产工艺条件的改变而改变,同时也要受到新型窑炉、经济效益和生态因素的影响。Schlesinger的研究涉及了两个耐火材料发展的主要驱动力(引入新型转炉以及研究开发无铬耐火材料),在过去的十年里尤其突出,目前仍然有效。

输入原料的改变

对于初始铜产品而言,低杂质(As、Sb、Pb、Bi等)高品位精矿变得越来越稀缺,原料精矿中杂质含量的增大,直接或通过改变操作工艺间接地改变了耐火材料的侵蚀行为,例如需要通过改变操作条件而更加有效的去除铜金属液中的As和Sb,可以通过添加过热金属或改用铁酸钙基熔渣的手段来实现,两种方法都对耐火材料的抗侵蚀性起到消极作用。渣中微量元素也会直接影响熔渣的黏度,进而改变耐火材料的渗透行为,增大耐火材料成分在熔渣中的溶解度,导致耐火材料内衬的加速损毁。Oprea研究了1250℃条件下氧化铬在富铁含氧化铅和氧化锌的有色金属熔渣中溶解度,发现了第二种方法。

工艺条件的改变

二次铜产品火法冶炼工艺变得越来越重要,相对于初始铜产品操作工艺,二次铜产品冶炼工艺不仅需要不同的工艺流程和操作条件,而且输入原料包含不同杂质。在Campforts的研究中了解到如何从铜和其它有色金属工业的残留物熔融和精炼,并证明了后者的结论,微量元素如As、Sn、Bi、Pb等被带入到铜冶炼炉中,进而侵蚀耐火材料,相对于初始铜产品冶炼,已经完全改变了耐火材料损毁机理。例如,在铜冶炼炉渣中氧化铅降低熔渣黏度、降低液相熔点,进而加深熔渣在耐火砖中的渗透。Scheunis研究了在合成体系中,镁铬质耐火材料与熔渣接触过程中所形成的相对熔渣渗透和化学侵蚀的影响。

如表4所示,铜冶炼工业炉优化的耐火材料内衬通常不是由一种类型的耐火材料所砌筑,因为炉中不同位置受到不同的机械、热学和化学侵蚀,这就意味着没必要针对每个区域都找到最耐侵蚀的耐火材料,优化那些侵蚀区域最为严重的耐火材料是最经济的,对优化过程不断循环,直到不能进一步提高侵蚀最严重区域耐火材料的抗侵蚀性为止。这也决定了耐火材料内衬的最高使用寿命及炉龄限。因为炉龄结束后对于其它区域耐火砖没必要保持较大残余长度,所以针对这些区域选取较为便宜的耐火材料是比较经济的。对于这种类型耐火材料,可以接受的侵蚀速率不能高于窑炉内所使用耐火材料最高侵蚀率的范围。

3、工艺工程改变

工艺条件是提高耐火材料抗侵蚀行为的最后方式,如改变温度、氧分压、原料等,然而不幸的是,相比于采用渣工程来减少耐火材料侵蚀率,通常工艺过程减少耐火材料侵蚀速度,往往更受到其对生产影响的限制。


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