矿热炉耐火材料受损的原因

发布时间： 2021-05-13 17:22
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【概要描述】矿热炉耐火材料受损的原因有铁水的渗透破坏、铁水环流和碱性金属和锌对碳砖的侵蚀。

矿热炉耐火材料受损的原因

【概要描述】矿热炉耐火材料受损的原因有铁水的渗透破坏、铁水环流和碱性金属和锌对碳砖的侵蚀。

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矿热炉是生产冶金工业原料主要的窑炉，常见的有电阻和电炉，在正常工作中需要能承受高温、以及物质的侵蚀作用，因此矿热炉内衬需要用到耐火材料来砌筑，矿热炉中的耐火材料在长期使用中可能会出现受损的现象，我们来分析下原因。

碳化硅砖

1、铁水渗透破坏

铁水沿着碳砖气孔向碳砖内部渗透，渗透的铁水溶解碳砖中的粘结剂，进而溶蚀碳砖中的碳颗粒，破坏碳砖组织致密性，降低了碳砖的强度，渗入到碳砖中的铁水与碳砖发生化学反应，生成了FexC—类的脆性物质，这种物质生成以后在碳砖的气孔中产生体积膨胀，使碳砖气孔脆化、破裂，在碳砖热面形成脆化层。

2、炉内铁水环流

铁水环流加剧了铁水对碳砖表面脆化层的冲刷磨蚀，使碳砖减薄，死铁层深度越浅，炉缸中心区域流速变慢，炉缸侧壁的环流加强，炉缸侧壁碳砖受到流动渣铁的强烈冲刷磨蚀，从而降低炉衬寿命。

3、碱金属及锌等对碳砖的侵蚀

热力学计算表明，当碳砖的传热性能较差时，热面和冷面存在较大的温差，碳砖内部产生温差热应力较大，诱发碳砖产生裂纹，纯的碱金属蒸汽通过碳砖的微裂纹不断向碳砖低温区流动和扩散，微裂纹是环裂产生的诱因。如果碱金属蒸汽在进入到碳砖微裂纹后，当温度满足800〜900℃时，碱金属蒸汽会在微裂纹中液化，然后与碳砖的硅铝质灰分发生反应，造成灰分的体积膨胀30%〜50%,加剧碳砖微裂纹扩展而形成裂纹。计算表明，只有碱金属蒸汽富集液化后才能与CO共同作用，在裂纹内形成活性炭沉积，这种反应持续不断进行，对碳砖裂纹进行持续的膨胀挤压，碳砖裂纹不断扩展，割裂碳砖形成环裂，提高碳砖的导热性能是阻止环裂的有效手段。

6K(1)+3CO+3Al2O3·2SiO7+10SiO2=3[K2O·Al2O3·4SiO2]+3C

△G=—524800+241.0T—8.314Tlnp3co

在矿热炉生产中，液态碱金属很容易和碳砖内的硅铝质灰分发生反应，反应后灰分体积膨胀约30%,形成碳砖侵蚀的恶性循环。

4、CO2和H2O的氧化熔蚀

冷凝炉衬内衬大部分为炭质材料，碳元素对于氧化是异常敏感的。炉眼部位很容易受到氧化性气体的熔蚀，这种损坏的决定因素仍然是温度，当碳砖热面温度降到1150℃以下时，渣铁就会形成冷凝层，侵蚀可大大缓解，甚至不会发生，所以，减少碳砖侵蚀也可以归纳为通过加强冷却和使用高导热材料来降低炉衬热面温度。

矿热炉常用的耐火材料

1、炭砖

炭砖是炭素材料的一种。它是用碎焦炭和无烟煤制成的。其规格为：断面400mm×400mm(允许误差为±30mm)，长度为800~1600mm(允许误差为±5mm)。

炭砖的优点是耐火度高、抗热震性能强、抗压强度大；稳定性好，特别是体积稳定性，抗渣性能好。但在高温下易氧化，而且还会随温度升高氧化速度加快。

2、粘土砖

粘土砖属于弱酸性的耐火材料，能抵抗酸性渣侵蚀作用，耐火粘土砖不能在高温下使用。

3、矿热炉用镁砖