耐火材料转炉渣侵蚀机理的研究.pdf

耐火材料转炉渣侵蚀机理的研究 徐零冁王美叶国瑞贺家齐鼙堍珍 ≤未爱大学，淀辩，{ 1 0 0 0 6 摘嚣耕究结粜袭嗡，擅中的F e 和。渗透迸耐虫砖内的撵度幂天，德嫩使砖律内部发生了质 的变化，硅隈盐相膏较强的渗透进耐火砖内部的能力．并且在镁尖晶石和镶尖鼯．i i 之闻形成盂藩 体。硅触盐栩种F e p ．相的潦遗和反应降低了固体材事I 之间的直接结合椎力，魁降低耐火材辩寿 命的主要因煮毫一． 关键谰脯蚀；耐火材料；炉渣 中嘲菏懿学T F 8 嘶文献标识码B 炉寿命是铜冰铜转炉吹炼过程中的重要 问题之一。为了撮擒炉寿命，人们对炉体结 构、操作条件等避衍，『火璧的研究。转炉渣 通常F c ／S i 0 2 为1 ．5 ～1 ．9 ，属于碱拄炉渣。 毽藏转炉炉季| 大帮怒蠡城性嚣| 交糖辩翻菇， 嚣蓑一觳用酝g 嚼蕊瓣炙籍。炉渣对爵爽 檐辩静侵波是影德势寿命的重要因素。本文 主要研究了转炉濂对M g C r 质耐火砖的侵 蚀机理，以利于撼高炉寿命。 1实验用原料和材料 实验用转炉渣取自某炼铜厂，其化学成 分为 ％ F e 4 7 ，s j 0 22 4 ，F c 20 31 5 ，C t t 2 。实验 用耐火材料为M g C r 礁耐火砖，其化学成 分见表l 。主要参数为捞蔗3 ．0 0 9 ／e r a ，显气 气孔率1 9 ．5 0 ％，烧损零0 ．2 5 ％。 表1 耐火糖辩纯学艘分 ％ 2实验方法 将M g C r 耐火砖加工贼内径2 0 m m ， 外径5 0 r a m 的坩埚，坩埚内装入定量转炉 渣。实验用有氮气保护的竖式管状电炉，当 炉井温到9 0 0 ℃时，褥装有炉渣的坩埚放A 炉内恒温区。妒灏辩到1 2 5 0 ℃对，用氮气 搅搏熔融炉漆，援激攘持强。然岳关麓毫 潦，在氨气镣护下冷帮至塞覆，取塞鸯褒镁 样，避符卷穗努糖。 3 结果和时论 3 ．1 原砖的瓣糨分析实验用M g C r 砖 的颗粒和细粉照由酱通烧结镁砂和普通铬矿 组成。镁砂中方镁柑颗粒为3 0 ～5 0 ／t m ，并 且被硅酸盐膜所饶嘲，在铬矿中硅酸盐相也 相当多。基质中镁秒朔铬矿散乱分布，次生 尖晶石数量少，糙魔小，气相较多。颗粒周 匿尤其是铬矿颗糙蠲搦贯穿气孔较宽，有的 甚至已达1 0 0 弘m 觅熬1 。 3 ．2 砖鼓凌爱鲮熬浚鬟凝恋熔渣侵蚀茁 验磊魏攀埚经横翘秘缴淘臻舞，霹戳清楚琏 看出砖馕被熔潦侵饿的宏蜣状态。砖俸横蠢 被侵蚀静深度为8 ～1 5 r a m ，平均为 1 2 m m 。耐火礴坩埚底纵向被渣侵蚀的深度 项目国家。八驻’玻燕项目． 作者简介棘寡搬 1 9 4 5 ～ 。界C 汉攘 ．沈阳人．东北大学副教授． 万方数据 3 5 图1 原砖结构 为8 m m 。在实验时间范围内，渣横向平均侵 蚀速度为2 ．4 m m ／h ，纵向平均侵蚀速度为 1 ．6 m m ／h 。 3 ．3渣侵蚀后砖的岩相分析在显微镜下 观察，被熔渣侵蚀后的砖可分为4 层，即附渣 层、反应层、渗透层和原质层 原砖 。在反 应层和渗透层内已经使砖的化学组成和结构 有所改变。本研究所用耐火砖经熔渣侵蚀 后，反应层的厚度为0 ．5 ～2 ．0 m m ，渗透层 厚度为60 ～70 r a m 。 在反应层内，基质内部、基质与颗粒结合 处的贯通气孔已被熔渣充满，主晶相晶体之 间也侵人大量熔渣。通过与原砖结构对比可 以看出熔渣侵入的第一通道是。气孔”，第二 通道是具有较多硅酸盐富集的晶界。进入反 应层中的熔渣成分有磁铁矿、铁橄榄石和铜 等。铜随着渣中橄榄石成分夹带在气i L 里， 未与主晶相反应，没有对材料构成严重破 坏。硅酸盐相 主要是熔渣中的铁橄榄石和 材料自身的镁橄榄石和钙镁橄榄石 对方镁 石和铬矿侵蚀严重。这是因为这些橄榄石不 仅从颗粒表面进行溶解，而且通过加宽晶界 把主晶相 方镁石和铬铁尖晶石 分离并且 溶人渣中。磁铁矿在方镁石和尖晶石 包括 铬铁尖晶石 中有较大的溶解度并且形成固 溶体，太幅度地降低了耐火材料的性能。图2 中方镁石晶体、铬矿和次生尖晶石的白色镶 边即明确地显示出了这一过程和不同的程 度。在渗透层内，没有侵人磁铁矿和铜。硅 酸盐以镁橄榄石和钙镁橄榄石为主，主要充 填在颗粒周围和基质中的贯通气孔里。对固 相形成侵蚀，使砖体直接结合程度下降。 图2 炉渣浸蚀后砖结构 4 结论 1 铜渗透到耐火砖内部的深度不大，没 有与固相反应，对耐火材料没有重大危害。 2 磁铁矿渗透到耐火砖内部的深度也 不大，但是对固相侵蚀严重，不仅在固相表 面，而且深入到固相晶体内部，使材料发生 质变。 3 硅酸盐相渗透较深，铁橄榄石和镁橄 榄石接触后形成固溶体溶人渣中，降低了耐 火材料固相间的直接结合能力，对耐火材料 侵蚀严重。 参考文献 T a k e s h i ，I - l a y a s h iI n dM i nR e f r a c tS u p p l ，1 9 8 3 ， 1 8 7 1 7 ． M a r t t iS c a n dJM e t a l ．1 9 9 3 ．2 2 2 0 3 Q ix i n g y a n gs c a nJM e t a l ，1 9 9 2 ，2 1 1 5 陈肇友．耐火材料，1 9 9 2 ，1 2 6 2 ． 孙钦英．硅酸盐学报，1 9 8 8 , 1 6 4 刘景林．耐火材料，1 9 9 1 ，1 2 5 2 韩行禄．耐火材料应用北京冶金工业出版社， 1 9 黼 万方数据