冶炼行业6种炉子需要用(yòng)哪种耐火材料？
2023-07-20 17:46:25 点击：
一、鼓风炉
鼓风炉广泛应用(yòng)于铜、铅、铅锌、锑等金属的粗炼过程。
鼓风炉由炉顶、炉身、本床（也称咽喉口）、炉缸、风口装置等组成。
鼓风炉示意图
冶炼炉料（精矿、烧结矿等）、焦炭、熔剂、反料等固體(tǐ)物(wù)料，从炉顶加入，炉身下部侧面风口装置中鼓入的高压空气，在向上走的过程中，与向下的物(wù)料进行熔化、氧化、还原等反应，完成冶炼过程，液态金属、锍、炉渣从炉子下部的咽喉口或炉缸排出，烟气、烟尘、气态金属或金属氧化物(wù)从炉顶烟气出口排出。目前多(duō)為(wèi)密闭炉顶，炉身為(wèi)全水套，耐火材料只在咽喉口和炉缸使用(yòng)，因其炉渣属碱性炉渣，故咽喉口部分(fēn)主要用(yòng)镁砖、镁铬砖、铝铬砖；炉缸侧壁和炉底上部用(yòng)镁砖、镁铬砖、铝铬砖；炉底砌成反拱形。
二、反射炉
反射炉炉头操作温度一般為(wèi)1400～1500℃，出炉烟气温度一般為(wèi)1150～1200℃。炉底由下而上依次為(wèi)石棉板、保温砖层、粘土砖层、镁铝砖或镁砖层。炉墙多(duō)采用(yòng)镁铝砖或镁砖，有(yǒu)些重要部位為(wèi)了延長(cháng)使用(yòng)寿命均采用(yòng)镁铬砖砌筑，外墙一般采用(yòng)粘土砖。炉顶采用(yòng)吊挂式炉顶，小(xiǎo)型反射炉炉顶采用(yòng)砖拱，拱顶材质為(wèi)镁铝砖。
反射炉示意图
我國(guó)炼铅（铜）工厂大多(duō)采用(yòng)传统的烧结—鼓风炉熔炼流程，由于它存在着以下缺陷：
a、烧结过程中硫燃烧很(hěn)不充分(fēn)，返回料比率高；
b、鼓风炉炉料中铅（铜）含量低；
c、大量烟气污染环境。
因而人们一直在努力探索炼铅新(xīn)工艺，其目的不外乎两个方面：
1、利用(yòng)反应热进行熔炼；
2、用(yòng)一步法工艺代替原来的多(duō)步法。
國(guó)外已成功地研究出艾萨炉（奥斯麦特炉）、卡尔多(duō)炉、QSL法、基夫赛特法、悉罗法、富氧炼铅炉等新(xīn)型炼铅炉和新(xīn)工艺。
三、艾萨炉（奥斯麦特炉）
艾萨炉炉體(tǐ)為(wèi)简单的竖式圆筒形，其技术核心是采用(yòng)了浸没式顶吹燃烧喷枪，在多(duō)年小(xiǎo)规模试验研究基础上，艾萨冶炼厂于1983年建成了一个处理(lǐ)量為(wèi)5T/H的炼铅艾萨炉。
溶池温度1170~1200℃艾萨熔炼工艺过程：炉體(tǐ)為(wèi)具有(yǒu)耐火材料衬里的垂直圆柱體(tǐ)喷枪从炉顶中插入炉内，喷枪头部浸没在熔池的熔渣层内，冶炼工艺所需的空气或者富氧空气通过喷枪送到渣面以下液态层中形成强烈搅动状态的熔池，炉料从炉顶加入直接落入处于强烈搅动的熔池，快速被卷入熔體(tǐ)与吹入的氧反应，炉料被迅速熔化，生成炉渣和铅（铜）。
艾萨炉示意图
由于艾萨炉炼铅（铜）工艺特点是物(wù)料混合时间很(hěn)短，熔融金属、渣、酸气在炉子内发生强烈搅拌，因而也决定了其工作环境比传统炼铅（铜）法苛刻得多(duō)：
a、熔融铅（铜）、熔渣以及酸气对耐火炉衬的强烈冲刷；
b、铳对耐火炉衬的化學(xué)侵蚀、渗透；
c、热应力破坏。
因此，艾萨炉铅（铜）冶炼耐火材料炉衬须具有(yǒu)以下优良使用(yòng)性能(néng)，才能(néng)实现炉窑長(cháng)寿、、低耗等目的：
a、具有(yǒu)较高的常温、高温耐压强度，较低的气孔率以抵抗物(wù)料和熔融金属、渣的冲刷；
b、用(yòng)高纯原料制作，产品中低熔物(wù)很(hěn)少，能(néng)有(yǒu)效抵御环境与炉衬发生化學(xué)反应而变质损毁并提高抗渗透性；
c、具有(yǒu)良好的热震稳定性能(néng)，受热应力（温度变化产生的应力破坏轻微）。
四、卡尔多(duō)炉
卡尔多(duō)炉用(yòng)耐火材料损毁的主要因素及对耐火材料的要求和艾萨炉（奥斯麦特炉）相同。
卡尔多(duō)炉又(yòu)称氧气斜吹转炉，由于炉體(tǐ)倾斜而且旋转,增加了液态金属和液态渣的接触，提高了反应效率。由于炉體(tǐ)旋转,炉體(tǐ)受热均匀，侵蚀均匀，有(yǒu)利于延長(cháng)炉子寿命。
由于使用(yòng)了氧气,熔炼和吹炼都在同一炉内进行,故强化了熔炼过程,缩短了流程，且提高了烟气中SO2浓度。
正确地选择炉子内膛形状及尺寸，对于卡尔多(duō)炉冶炼过程化學(xué)反应的顺利进行，减少喷溅，减轻炉底侵蚀，制造及安装方便是很(hěn)重要的。
吹炼是在1100～1300℃左右的高温中进行的，所以為(wèi)保证一定的炉子寿命，须选择合理(lǐ)的炉衬材质，并确定严格的砌筑方法。
卡尔多(duō)炉示意图
设计内衬本应根据各部位的工作环境及主要侵蚀作用(yòng)选用(yòng)不同厚度、不同材质的耐火材料，以达到合理(lǐ)配置，降低成本；但考虑到卡尔多(duō)炉的侵蚀速度平均比较快（寿命2～3个月），并為(wèi)了现场砌筑管理(lǐ)的标准化和便捷及國(guó)际标准化趋势，采用(yòng)同一厚度、同一材质的设计，并减少砖型。若需方另有(yǒu)要求，可(kě)按需方要求设计。
五、氧气底吹炉
1、QLS法
QLS法在同一反应器内完成氧化和还原反应，其反应过程实际上分(fēn)為(wèi)两步。内衬的设计配置是否合理(lǐ)直接关系到炉子的寿命；内衬的设计配置包括两方面：一是确定合理(lǐ)的结构和尺寸；二是正确选择耐火材料。QLS法在我國(guó)只有(yǒu)白银有(yǒu)，炉衬厚度350mm，熔池上部选用(yòng)電(diàn)熔半再结合镁铬砖；熔池底部选用(yòng)電(diàn)熔再结合镁铬砖LDMGe－26。
氧气底吹炉示意图
2、气底吹富氧炼铅炉
氧气底吹富氧炼铅炉是一台水平圆柱形反应炉。熔池上部选用(yòng)直接结合镁铬砖LZMGe－18；熔池底部选用(yòng)電(diàn)熔半再结合镁铬砖LDMGe－18。或全部选用(yòng)電(diàn)熔半再结合镁铬砖LDMGe－18。总用(yòng)量约160吨。
六、挥发窑
挥发窑是处理(lǐ)浸出渣，回收Zn、Pb、In、Ge等有(yǒu)价金属的回转窑。
挥发窑的特点是窑的砌體(tǐ)在高温下随窑壳一起转动，長(cháng)期处于震动状态，同时还要承受炉料的磨损和撞击作用(yòng)；其耐火材料的损毁主要表现為(wèi)：
（1）熔融炉渣、金属的侵蚀。
（2）机械磨损。
（3）高温作用(yòng)，窑中间断反应带的温度高达1300～1500℃。
所以在窑中间断反应带主要选用(yòng)铝铬渣砖或镁铝铬砖以达到延長(cháng)窑衬使用(yòng)寿命的目的。
挥发窑示意图
镁铝铬砖的特点是：
一是在生产时加入大颗粒的预合成尖晶石料，利用(yòng)各种矿物(wù)高温下的膨胀不一致性使其内部产生微裂纹，从而提高制品热震稳定性；
二是铬矿中含有(yǒu)Fe2O3，Fe2O3向MgO中扩散，增强了方镁石和镁铝尖晶石的直接结合，促进颗粒与基质之间的结合，提高了材料的高温强度；
三是加入铬铁矿，其中的Cr2O3与Al2O3、MgO形成连续固溶體(tǐ)，提高了材料的致密度和耐磨性。
