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    銅熔煉爐底用耐火搗打料的問題分析及改進
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    銅熔煉爐底用耐火搗打料的問題分析及改進

    發布時間:2020/8/17 14:51:41


    某中小型銅冶煉廠密閉鼓風爐、前床和連續吹煉爐爐底原設計采用石英砂為主的硅質耐火搗打料,,在使用過程中,發現其抗滲透損壞性能不佳,使爐底損蝕快,壽命短。針對其問題對爐子的爐底結構和使用的耐火搗打料性能進行分析。發現應用硅質搗打料出現了一系列的問題,故經過專家學者的一致研究,改用鎂質耐火搗打料。
    1、原設計爐底結構及耐火搗打料組成
    1.1、密閉鼓風爐、原設計爐缸砌體結構如圖1。與熔體接觸的面層為鎂鋁磚,厚度230mm,錯縫砌筑,下面為70mm厚搗打料,材料組成(重量比)為:3~5mm石英砂70%,生粘土粉30%,加模數295的水玻璃混合拌濕,人工砸實后用柴火烘干8h。
    1.2、前床、原設計爐底砌體結構,與高溫熔體接觸的面層為鎂鋁磚,厚230mm,砌成反拱形。下層的搗打料厚34mm(反拱中線處),材料組成(重量比)為:3~8mm石英砂70%,生粘土粉30%,用水拌合均勻,摻水玻璃5%,砸實后烘干。
    1.3、連續吹煉爐、原設計爐底砌體結構如圖3,接觸高溫熔體的面層為鎂鋁磚,厚230mm,砌成反拱形。其下面的搗打料厚度140mm(反拱中心處),材料重量比組成與前床一致。
    2、硅質搗打料存在問題剖析
    通過仔細分析上述三爐底的結構和搗打料組成,不難發現如下情況和問題。
    (1)三爐搗打料均處于面層鎂鋁磚的下面,與鎂鋁磚一道長期承受高溫及熔體的巨大壓力。搗打料層對面層鎂鋁磚是支承層,對下面和左右兩側磚體是保護隔離層。
    (2)三爐搗打料組成原設計基本一致,均以石英砂為主構成水玻璃型硅質搗打料。石英砂是骨料,決定搗打料層理化指標的優劣:生粘土粉主要起填充劑作用,能減少空隙增加搗打層的致密性;水玻璃則起粘結膠合作用。
    (3)三爐搗打料均為硅質,屬酸性耐火材料;其面層為鎂鋁磚,材質為鎂鋁質,屬堿性耐火材料,顯然兩者材質不一,屬性相反。
    (4)三爐爐底在熔煉過程中,要經受1200~1300℃的高溫作用,硅質搗打層中的SiO2與鎂鋁磚的MgO會起化學反應,生成橄欖石2MgO·SiO2對鎂鋁磚產生損蝕作用。
    (5)三爐熔煉過程中,所承載的高溫熔體含有堿性成分CaO、MgO、FeO、Cu2O等。當爐底面層鎂鋁磚因磚材質量、砌筑質量存在缺陷時,熔體便會向下透滲。當其堿性成分觸及硅質酸性搗打料時,相互間就會產生化學作用,使搗打料受侵蝕,而產生疏松致穿等問題。
    (6)以石英砂為主,添加生粘土粉及水玻璃組成的水玻璃型硅質搗打料,由于水玻璃粘結力不強,且沒有添加促凝劑,搗打成型后整體性、致密性、結實度及燒結效果均不夠理想。
    (7)由于三爐搗打料屬硅質,與鎂質耐材相比,無論耐火度、耐壓強度、體積密度、顯氣孔率、抗堿性氧化物性能等均存在較大差距。
    3、耐火搗打料的改進
    實踐證明采用鎂砂燒結或鎂鐵燒結爐底(用于與熔體直接接觸)具有較大的機械強度、致密性好、堅韌性大和抗蝕性良好,爐底壽命顯著延長。其做法是將鎂砂(MgO>83%,粒度<5mm)、鐵粉(Fe3O473%、Fe2O387%、FeO17%)和鹵水(MgCl2>45%)按比例配料混合后搗固,點火升溫至1500℃,恒溫38h后便形成完整的燒結爐底。本著搗打料材質選擇與鎂鋁磚相近原則,決定將原設計的水玻璃硅質搗打料改為鹵水加鎂砂,并在密閉鼓風爐、前床和連續吹煉爐筑爐施工中同時采用。這種鹵水加鎂砂的鎂質搗打料的重量比組成為:2~6mm鎂砂67%,鎂粉33%,氧化鐵紅適量,用鹵水(d≥1.26)摻和拌合均勻后人工搗固,并用柴火烘干24h。材料要求為:鎂砂,MgO≥80%,粒度2~4mm和4~6mm各50%配制而成;鎂粉,牌號MF-82,粒度≤0.088mm;鹵水用MgCl2≥45%的鹵粉調配而成;氧化鐵紅,標準H103,一級品。施工中發現該鎂質搗打料具有固結效果好,不經烘烤,自然養護也能較快地形成整體且致密性良好,強度增長快;施工工具方法簡單,操作方便快捷。
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