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高鋁磚其隸屬與硅酸鋁系耐火材料，按照其化學(xué)屬性被稱為中性耐火材料，是耐火材料行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的耐火磚，高鋁磚具有高溫蠕變小、抗侵蝕性強(qiáng)、熱震穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此在鋼鐵冶煉、有色金屬、玻璃、水泥、陶瓷、石化、電力等各行業(yè)高溫窯爐中都能見到高鋁磚身影。而今天我們主要以鉛冶煉窯爐為例，簡述高鋁磚在鉛冶煉過程中使用的冶金爐中的應(yīng)用。
鉛冶煉用的冶金爐的工況環(huán)境非常的復(fù)雜，不但要求耐火磚具有足夠的耐高溫性能，還要具備一定的抗渣及鉛液的侵蝕性能，以及抗?fàn)t渣及煙氣的沖刷性能。在耐火磚的選擇上，鉛冶金爐主要采用鎂鉻磚、高鋁磚、高鋁質(zhì)耐火搗打料。其中高鋁磚和高鋁質(zhì)耐火搗打料主要被應(yīng)用在爐底的永久層區(qū)域。
在鉛冶金爐爐襯的設(shè)計(jì)中，根據(jù)爐體內(nèi)各個(gè)位置的不同，耐材的選擇也相應(yīng)變化。以固定臥式冶金爐爐體為例，爐底一般使用的有鎂鉻磚、高鋁磚、鋁鉻尖晶石及高鋁質(zhì)搗打料、鎂質(zhì)搗打料等，還有的使用高強(qiáng)防滲搗打料，其成分也是屬AL2O3-SiO2系，AL2O3的含量>75%。液態(tài)鉛的比重達(dá)10.6g/cm3,滲透性極強(qiáng)，因此爐底耐材既要有散熱的功能，也要具備較高的防滲鉛的能力。
目前廣泛應(yīng)用的做法是爐底鋼板上首先鋪設(shè)高鋁磚，高鋁磚具有較高的耐壓強(qiáng)度(常溫耐壓強(qiáng)度40~60MPa),熱導(dǎo)率(2.09+1.861×10-3t)也高于鎂鉻磚(1.28+0.407×10-3t),用作爐底底部作為墊層比較合理;在爐底墊層上部應(yīng)設(shè)置一層具有抗鉛滲透的耐火材料，目前采用的有鎂質(zhì)搗打料或高強(qiáng)防滲搗打料(高鋁質(zhì))，兩種均可起到隔層的作用。其中鎂砂搗打料的配比為：鎂砂：鎂粉=7:3,配以鹵水，鎂砂粒度：0.2~0.5mm70%、1.5~3.0mm30%;高強(qiáng)防滲搗打料的成分則是：高鋁質(zhì)的各種粒度的骨料、骨粉配晉而成。
在經(jīng)過高溫烘烤后，各種粒度的骨料膨脹緊密結(jié)合，達(dá)到理想的防滲鉛目的。必須注意的是鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)搗打料搗打完成后，需進(jìn)行低溫烘烤，烘烤出游離水后，用細(xì)鎂粉將伸縮縫填實(shí)，以保證搗打?qū)拥膹?qiáng)度和密實(shí)性。搗打料的厚度建議為150~300mm,既便于搗打時(shí)一次完成，又能較為均勻地完成烘烤，形成防滲效果較好的整體層。
鎂鉻磚在煉鉛行業(yè)窯的應(yīng)用
鉛冶煉對于耐火材料的要求比較復(fù)雜，既要有足夠的耐高溫性，還需具備一定的高溫機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)需具備良好的抗渣侵蝕及抗?fàn)t渣、煙氣沖刷的能力，因此對于爐內(nèi)耐火材料的選擇非常嚴(yán)格的要求。因此在其高溫工作區(qū)主要選擇鎂鉻磚。鉛冶煉爐爐腔內(nèi)工作區(qū)域(爐壁、爐頂)的耐材選用分為兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行，一部分是熔池區(qū)(尤其是渣線區(qū)域)的鎂鉻磚，另一部則是氣象區(qū)的鎂鉻磚。
01爐內(nèi)熔池區(qū)
熔池區(qū)(尤其是渣線區(qū)域)的耐火磚會(huì)受到熔渣的侵蝕和沖刷，鉛冶煉熔渣成分較為復(fù)雜，高鋁質(zhì)的耐火材料會(huì)參與造渣反應(yīng)，因此選用高鋁質(zhì)的耐火磚是不合適的，應(yīng)選用鎂鉻材質(zhì)的耐火磚。同時(shí)考慮到耐火磚的抗渣腐蝕及抗沖刷性，應(yīng)選用電熔再結(jié)合的鎂鉻磚。該材質(zhì)的磚在抗渣侵蝕性優(yōu)于半再結(jié)合鎂鉻磚。Cr2O3的含量增加可以提高磚的抗渣鋟蝕性，因此盡量選擇Cr2O3含量較高的鎂鉻磚。
02爐內(nèi)氣象區(qū)
氣象區(qū)耐火磚不會(huì)受熔渣的浸蝕，僅受少量熔沿的噴濺侵蝕和含塵煙氣的沖刷，因此可選用含Cr2O3較低的鎂鉻磚。
國內(nèi)某廠的煉鉛還原爐內(nèi)采用的鎂鉻磚在生產(chǎn)初期所使用的是含Cr2O3較高的直接結(jié)合鎂鉻磚，則出現(xiàn)了氣象區(qū)處的鎂鉻磚表面無金屬和渣的包裹、磚斷成兩段、結(jié)構(gòu)疏松等現(xiàn)象，根據(jù)分析結(jié)果判斷是耐火磚中的Fe3+、Fe2+大量還原成單質(zhì)Fe,從而導(dǎo)致磚體結(jié)構(gòu)疏松。因此在維修中改用了含Cr2O3較低的電熔再結(jié)合鎂鉻磚(Cr2O3含S為12%)。此改進(jìn)主要的原因是電熔再結(jié)合鎂鉻磚的顯氣孔率低，同時(shí)降低耐火磚中Fe3+、Fe2+的含量，從而更適應(yīng)在氣象區(qū)的強(qiáng)還原性氣氛，延長使用周期。改用此類型的電熔再結(jié)合鎂格磚后，大大延長了使用時(shí)間，取得了良好的效果。
結(jié)語
在根據(jù)冶煉工藝特點(diǎn)，冶煉物料特性，正確的選擇及使用耐火材料的基礎(chǔ)上，要保證冶金爐的正常運(yùn)行，保證合理的爐壽，使企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益，還必須有正確合理的耐火材料設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、膨脹計(jì)算、砌體的升溫烘烤都影響著耐火材料的正常使用。因此，在現(xiàn)有發(fā)展的基礎(chǔ)上，還需更深一步的圍繞耐火材料進(jìn)行耐沖刷性、抗渣侵蝕性、應(yīng)力分析、烘烤制度等方面進(jìn)行深入研究改進(jìn)，需要耐火材料供應(yīng)商、設(shè)計(jì)單位和用戶多方面的共同努力，才能使耐火材料取得更好的應(yīng)用效果。
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