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我國云南省錳礦區(qū)錳銀資源較為豐富，若充分開發(fā)利用這些資源，可以使國家、地方和企業(yè)多方受益。但是，這類礦石中銀和錳礦物的共生關(guān)系密切，很難通過選礦法得到精礦，直接氰化浸出的效果也不明顯，銀的浸出率只有20%左右。根據(jù)張晉霞等試驗研究發(fā)現(xiàn)，精礦經(jīng)回轉(zhuǎn)窯氯化焙燒后，銀的浸出率可達到88.54%，極大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。
回轉(zhuǎn)窯在使用過程中存在一系列問題，影響回轉(zhuǎn)窯的效率，尤其是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯，它不僅是保證回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)，更是保障回轉(zhuǎn)窯使用壽命的防彈衣?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)襯的主要作用是保護窯筒體不受高溫氣體和高溫物料的損害。在實際生產(chǎn)中，由于窯內(nèi)氣體溫度比物料溫度高，回轉(zhuǎn)窯每旋轉(zhuǎn)一圈，窯內(nèi)襯表面會受到周期性的熱沖擊，溫度變化幅度約150℃，窯內(nèi)襯10~20mm表層內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)力，同時受到旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的徑向和軸向機械應(yīng)力，以及焙燒物料的沖刷磨損，尤其是當窯內(nèi)形成局部高溫時，高溫區(qū)熱表面層狀剝離使內(nèi)襯脫落，造成塌窯，導(dǎo)致計劃外停窯檢修，是影響回轉(zhuǎn)窯年作業(yè)率的關(guān)鍵因素。氯化焙燒工藝過程中產(chǎn)生cl，在高溫高濕環(huán)境中產(chǎn)生氯酸，進一步加劇侵蝕粉化回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯，并縮短回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的使用壽命，因此優(yōu)化氯化焙燒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯勢在必行。
氯化焙燒工藝存在的問題
由精礦配料工序送來的混合料通過料斗送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氯化焙燒，混合料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原性氣氛中的停留時間為30~60min，焙燒溫度為780±50℃，其發(fā)生的主要反應(yīng)如下：
在上述生產(chǎn)過程中產(chǎn)生含AgCl的氣體，在高溫高濕環(huán)境易生成氯酸。傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯采用環(huán)砌耐火磚內(nèi)襯，其主要優(yōu)點是易砌易拆、抗扭矩性能好，但環(huán)縫是直通縫，抗含Cl氣體的能力較弱，易受氯鹽腐蝕，造成局部耐火材料損壞導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯砌體跨塌，被迫停窯，作業(yè)率較低。另外，若簡單地在內(nèi)襯內(nèi)設(shè)置由鋼材制成的錨固件，鋼材與澆注料內(nèi)襯熱脹冷縮系數(shù)不一致，容易產(chǎn)生裂縫，氯酸易沿內(nèi)襯的縫隙滲入到窯襯的內(nèi)部，加劇回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯粉化，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯長期處于這種工作環(huán)境，會導(dǎo)致窯內(nèi)襯逐漸由厚變薄，甚至完全脫落，窯體局部出現(xiàn)“紅窯”現(xiàn)象。而且氯酸在600℃高溫下會進一步腐蝕回轉(zhuǎn)窯的筒體，降低回轉(zhuǎn)窯筒體的強度，可能產(chǎn)生筒體斷裂事故，造成更大的損失。因此氯化焙燒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯不僅是保證回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)，更是保障回轉(zhuǎn)窯使用壽命的防彈衣。
氯化焙燒回轉(zhuǎn)窯耐火材料的選擇
(1)耐火材料應(yīng)具備的特點
氯化焙燒工藝導(dǎo)致窯內(nèi)襯損壞的主要因素有機械應(yīng)力、熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕，隨著窯型、操作、窯襯在窯內(nèi)不同位置以及火焰、窯料和窯筒體在運轉(zhuǎn)中的變形狀態(tài)，襯里承受的各種應(yīng)力也不同。為了減輕對窯內(nèi)襯和筒體的侵蝕，提高運轉(zhuǎn)率，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的耐火材料應(yīng)具備如下特點：
① 耐高溫。能夠長期在800℃左右的高溫環(huán)境下運行。
②高強度和優(yōu)良的耐磨性。耐火材料需要具有一定的機械強度，能夠承受高溫時的膨脹應(yīng)力及回轉(zhuǎn)窯殼體變形產(chǎn)生的應(yīng)力。
③ 良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。能夠阻止煙氣中化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，而且能承受交變熱應(yīng)力。
④ 受熱膨脹穩(wěn)定性好?；剞D(zhuǎn)窯殼體的熱膨脹系數(shù)雖然大于回轉(zhuǎn)窯耐火材料的熱膨脹系數(shù)，但是殼體溫度一般為150~300℃，而耐火材料承受的溫度一般在800℃左右，這樣可能會導(dǎo)致耐火材料比回轉(zhuǎn)窯殼體的熱膨脹要大，故容易脫落。
⑤ 氣孔率低。氣孔率高會導(dǎo)致煙氣易滲入耐火材料，進而侵蝕耐火材料。
(2)高強澆注料的理化性能
針對某項目氯化焙燒工藝要求，氯化焙燒回轉(zhuǎn)窯采用廢酸堿渣料的高強澆注料作為回轉(zhuǎn)窯爐襯的基本材料，其物理性能指標見表1。由表1可知，高強澆注料有如下特點：
(1) 主要化學(xué)成分為Al2O3，占比≥78%，強度高、耐高溫、耐酸性物質(zhì)侵蝕。
(2) 根據(jù)體積密度和顯氣孔率的關(guān)系，體積密度≥2.85g/cm3，則顯氣孔率<20%，耐火溫度>1550℃;可避免低熔點物質(zhì)粘附窯內(nèi)襯。
(3) 抗熱負荷和熱態(tài)磨損的高溫穩(wěn)定性好
綜上所述，高強澆注料符合做內(nèi)襯的要求，且其物理性能的好壞直接關(guān)系到窯襯的使用壽命。
▲表1 高強澆注料理化性能指標
氯化焙燒回轉(zhuǎn)內(nèi)襯的優(yōu)化設(shè)計
采用上述澆注料在回轉(zhuǎn)窯筒體的內(nèi)表面上澆注厚度不低于250mm。內(nèi)襯包括多塊呈軸向均勻分布固定于筒體內(nèi)表面的酸性或中性錨固磚，錨固磚兩側(cè)的筒體內(nèi)表面固定有多個均勻分布的金屬錨固件，再用耐酸堿高溫澆注料，該耐酸堿高強澆注料通過錨固磚和金屬錨固件與筒體連接為一體。局部內(nèi)襯結(jié)構(gòu)如圖1所示。
▲圖1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯結(jié)構(gòu)局部放大圖
采用圖1的結(jié)構(gòu)設(shè)計，有利于筒體上的金屬錨固件帶動耐酸堿高溫澆筑體隨筒體一起滾動旋轉(zhuǎn)，同時由于錨固磚熱膨脹系數(shù)與耐酸堿高溫澆筑體內(nèi)襯相近，熱匹配性較好，可避免因鋼材與澆注料內(nèi)襯熱脹冷縮系數(shù)不一致而產(chǎn)生裂縫。另外，回轉(zhuǎn)窯在反復(fù)啟停或不正常的運行狀態(tài)下，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火材料始終保持最佳的膨脹平衡，減少耐酸堿高溫澆筑體與筒體之間由于相對運動而受損壞，使整個回轉(zhuǎn)窯耐火材料不變形移位，保證整襯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的使用壽命。與常規(guī)的耐火磚錯縫砌筑規(guī)則不同，錨固磚采用同縫砌筑，每圈自成，不與前后圈搭接，以保證在回轉(zhuǎn)窯起停時因不同步位移剪斷耐火磚。通過上述技術(shù)措施，保護了筒體免受Cl-的腐蝕，大大提高了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的使用壽命，有效地解決了回轉(zhuǎn)窯耐火材料脫落的問題。
結(jié)合氯化焙燒的工藝要求，分析了耐火材料對回轉(zhuǎn)窯壽命的影響，給出了較為適用的耐火材料的理化性能指標。通過對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，提髙其耐熱性和耐高溫強度，同時能夠抗酸堿和鹽的侵蝕，有效增加回轉(zhuǎn)窯耐火內(nèi)襯的使用壽命。
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