鎳鐵礦熱爐內(nèi)襯高鋁磚耐火材料的選擇探討。
發(fā)布時間：2021-05-25 16:38 瀏覽人次：62
以干燥窯-回轉(zhuǎn)窯-礦物熱電爐為主要設(shè)備，還原冶煉生產(chǎn)鎳鐵合金是處理紅土鎳礦（高鎳高鎂硅鐵礦）的常用方法（RK-EF法）。 -鎂-鎳礦石）。在埋弧爐中冶煉紅土鎳礦的過程中，爐渣量大，爐渣侵蝕能力強，不時發(fā)生爐襯燒傷事故。耐火材料的不合理選擇會導致與耐火渣接觸的低熔點化合物的形成。當爐渣耐火材料變成液相時，耐火材料的比例很高，導致耐火材料逐漸被腐蝕，甚至爐襯燒毀。目前，關(guān)于鎳鐵埋弧爐的爐襯結(jié)構(gòu)和耐火材料的選擇，在中國還沒有統(tǒng)一的標準和通用的技術(shù)方案。在查閱了相關(guān)文獻并進行了現(xiàn)場調(diào)查之后，將爐壁位置（與爐渣接觸的部分）的高鋁磚廠家耐火材料分為以下四種類型：熱壓碳磚，氧化鎂鉻磚，鉻剛玉磚和高鋁磚。 曾經(jīng)計算過碳質(zhì)耐火材料和鎳礦開始反應的理論溫度。由于兩者的初始反應溫度低，碳磚不適合用作鎳鐵浸入式電弧爐的襯里材料。
根據(jù)鎳鐵渣和耐火材料的主要化學成分，利用相圖計算液相溫度和三種爐壁耐火材料（鎂鉻磚，鉻剛玉磚，高鋁磚）的溫度。與鎳鐵渣接觸，第二質(zhì)量比當它轉(zhuǎn)變成液相時。另外，對鎂鉻磚和鉻剛玉磚進行了靜態(tài)坩堝法（1600℃×3h）的耐渣腐蝕實驗，并分析和比較了兩者的耐渣腐蝕和滲透性能。
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差異(表1)。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。鎂鉻磚、鉻剛玉磚和高鋁磚的常見組分
礦渣-耐火材料接觸液相溫度的計算
使用三元相圖判斷耐火材料和爐渣與液相的接觸溫度，在兩者轉(zhuǎn)化為液相后的質(zhì)量比計算方法可以在文獻中找到[耐火材料技術(shù)]。根據(jù)耐火材料和爐渣成分確定三元相圖，并將多組分耐火材料和爐渣成分轉(zhuǎn)化為三元體系。選擇MgO-SiO2-Cr2O3相圖分析了鎂鉻磚與礦渣之間的反應。對于鉻剛玉磚和高鋁磚，請選擇Mg0-SiO2-Al2O3相圖。將多元素系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為三元系統(tǒng)的原理：Al2O3-Cr2O3（轉(zhuǎn)換因子，1.47），Cr2O3-Al2O3（轉(zhuǎn)換因子，0.68），F(xiàn)eO-MgO（轉(zhuǎn)換因子，0.55），CaO-MgO（轉(zhuǎn)換因子） ，0.7）。轉(zhuǎn)化后的耐火材料，爐渣成分和相圖計算出的爐渣熔化溫度示于表3。在相圖上標出爐渣和耐火材料（圖1-2），其中直線的數(shù)目對應于表1中爐渣的組成編號，“點”是爐渣的組成點，“正方形”是耐火材料的組成。材料連接線的中點是兩者接觸的組成點。
可以看出，渣1-5和氧化鎂鉻磚之間的接觸點是在三個形狀的“ M-MC-M2S”中。 三角形的共晶溫度恒定為1850°C（液相開始出現(xiàn)的溫度），爐渣6與氧化鎂鉻磚的接觸點位于三角形“ MS-MC-M2S”中， 液相開始出現(xiàn)的溫度為1550°C。 使用相同的方法分析圖2，爐渣1和鉻剛玉磚的液相線溫度為1370°C，其余爐渣和耐火材料的液相線溫度為1460°C。 爐渣1-5和高鋁磚與液相接觸的溫度為1370℃，爐渣6和高鋁磚出現(xiàn)液相的溫度為1460℃。 總之，當3種耐火材料與6種爐渣成分接觸時，液相開始出現(xiàn)的平均溫度
關(guān)于爐渣成分設(shè)計，不但要保證爐渣自身為低熔點化合物，在冶煉時足以熔化，而且要流動性良好。即爐渣成分在冶煉溫度下應處在相圖中的液相區(qū)，除此之外，爐渣和耐材的接觸點出現(xiàn)液相的溫度應高于冶煉溫度。由其他文獻可知，鎳鐵礦熱爐的爐膛溫度約為1600°C。表3中成分3和成分6的爐渣熔點符合上述要求。若砌筑傳統(tǒng)爐襯,則鎂鉻磚適宜作為爐壁耐材。若砌筑“冷凝”爐襯，還需考慮其他因素。
