鎳鐵冶煉爐用抗侵蝕型耐火磚的選用要點

目前工業上成熟的鎳鐵冶煉工藝是回轉窯預還原和電爐熔煉工藝（RKEF）。 以乾燥窯—回轉窯—礦熱電爐為主要設備通過還原熔煉工藝生產鎳鐵合金。 由於紅土鎳礦中SiO2的含量較高為了提高爐渣的流動性和改善脫硫能力， 經常配入一定量的生石灰， 這導致熔煉過程渣量增大， 且爐渣對爐襯耐火磚侵蝕能力強， 爐襯燒穿事故時有發生， 更是造成電爐有效容積減少， 降低了電爐的利用係數， 增加了電耗。

鎳鐵冶煉爐的爐襯耐火磚選材的不合理會直接導致耐火磚—爐渣接觸， 形成低熔點化合物， 爐渣—耐材轉變為液相時耐材所占比例高，

導致耐材逐漸被侵蝕甚至燒穿。 目前， 關於鎳鐵礦熱爐的爐襯結構及耐材選型沒有統一的標準和通用的方案。 現階段， 在大型鎳鐵電爐爐牆內襯和爐底內襯耐材同樣選用抗侵蝕能力強的耐火磚， 目前很多企業在採用水冷爐壁厚後， 往往採用較便宜的MgO磚做用耐材， 而在低（Cao）/（SiO2）比的熔渣中FeO的活度大， 擴散速度快， 對MgO磚中的鎂砂顆粒有較強的溶解能力， 從而減少爐襯的壽命。 因此一定要研究鎳鐵電爐冶煉工藝中渣的物件， 研究FeO含量對耐火材料侵蝕行為的影響規律。

鎳鐵冶煉

一：爐底和爐壁耐火材料的選擇

鎳鐵礦熱爐砌體內襯的設計應根據爐容、爐型、爐子結構參數以及各部位的工作條件選用優質耐火材料（鄭州駒達耐火材料有限公司）www.zzjdnc.com， 耐火材料品質的選擇和砌築品質對礦熱爐壽命有極大的影響。

1.1爐底：

在以往鎳鐵礦熱爐冶煉的生產實踐中， 爐底耐火材料作為關鍵的使用部位， 因冶煉過程中不能進行修補， 決定了爐齡的高低。

目前爐底耐火材料主要選用定型耐火磚砌築或不定型耐材搗打的兩種方式：前者使用過程中由於鎳鐵水的滲透嚴重， 導致磚上浮， 影響爐底整體的使用壽命：後者由於抗侵蝕效果差高溫強度低， 爐底的使用壽命受到了影響。 定型耐火磚砌築爐底有平砌和反拱兩種工藝， 爐底耐材從上到下分為爐底工作層、爐底安全層、爐底永久層。

1.1.1爐底工作層的耐材材質從目前使用的情況看， 大致有五種。

（1）浸油高純鎂磚。 此磚最大的特點是經過浸油處理， 填充了磚的空隙， 防止渣的侵入。 保護爐底但是價格較貴。

（2）鎂碳磚 在48MVA的鎳鐵礦熱爐中使用效果還有待考證

（3）電熔再結合鎂鉻磚， 小型礦熱爐上使用的較多爐齡為1~2年

（4）碳磚。

有部分鎳鐵冶煉廠家使用過， 但是效果不是很好

（5）97鎂磚。 國內大多數耐材廠家可以生產在33MVA礦熱爐採用了97鎂磚和鎂質搗打料， 已經有廠家使用壽命超過3年。

1.1.2 爐底安全層

爐底安全層國內大型礦熱爐大多採用中檔95鎂磚或93鎂磚

1.1.2 爐底永久層

爐底永久層大型礦熱爐大多採用高鋁磚或者耐火澆注料

至於最終的爐底耐材選擇和砌築方式有必要與爐型的整體設計結合， 爐底設計有必要考慮開爐保護層， 通過適量厚度的搗打料得以實現， 使爐底在烘爐過程中免受衝擊。

1.2：爐壁

爐壁位置耐火材料（與爐渣接觸部分）分為四種：熱壓炭磚、鎂鉻磚、鉻剛玉磚、和高鋁磚， 由於碳質耐火材料和鎳鐵礦開始的反應理論溫度很低不相匹配，

所以碳磚不適於作為鎳鐵礦熱爐的爐襯材料。

根據鎳鐵爐和耐材的主要化學組成， 運用相圖計算三種爐壁耐材（鎂鉻磚、鉻剛玉磚、高鋁磚）與鎳鐵爐渣接觸後沒開始出現液相的溫度以及二者轉變為液相時的品質比。 分析得出鎳鐵爐渣屬酸性爐渣， 由於原礦產地不同以及一些其他原因， 不同廠家的爐渣成分存在一定的差異成分差別主要在FeO和CaO含量， 其原因是Fe和Ni選擇性還原程度不同以及石灰加入量的差異。 通過分析爐渣-耐材接觸出現液相的理論溫度， 鎂鉻磚、鉻剛玉磚以及高鋁磚在與鎳鐵接觸後出現液相的平均溫度分別1800℃、1445℃和1385℃， 分析耐材-爐渣系統變為液相後的品質比， 得出鉻剛玉磚對鎳鐵爐渣的抗侵蝕能力要高於高鋁磚， 鉻剛玉磚的抗渣侵蝕能力較強，鎂鉻磚的抗渣滲透能力較強。考慮爐襯結構或其他因素爐壁耐材選鉻剛玉磚最為合適。

1.3：熔池和渣線

礦熱爐中不合理的電流分佈是爐牆損毀的重要原因之一，當電極至爐牆的電壓梯度大於電極之間的電壓梯度時，電流就會流向爐牆，提高這一部位的溫度，導致加速爐渣對爐牆的化學侵蝕，所以要求該部位耐火材料有較好的抗渣性。

1.4 渣線上部區域

該區域在礦熱爐生產鎳鐵的冶煉工藝中侵蝕較輕，幾乎不會損毀，主要為熱輻射、煙氣的侵蝕、還原氣氛的侵入。此區域可選用普通燒鎂磚、耐火粘土磚。

1.5 爐頂區域

爐頂區域主要受熱輻射和煙氣的侵蝕與爐牆上部相似，溫度的波動會導致材料的開裂解體，要求材料有較好的熱震，通常採用吊掛磚或吊掛磚配澆注料兩種形式。材質選用碳化矽或高鋁質。爐頂上的電極孔和加料孔，其周圍可採用耐火澆注料整體澆築，也有採用耐火澆注料搗制或埋設水冷銅管的預製耐火澆注料爐頂，它比砌磚爐頂具有更好的整體性和密封性。

總結：鎳鐵礦熱爐中渣侵問題是阻礙爐襯健康使用的最大弱點，所以在選擇正確的耐火磚同時三分材料，七分施工。耐火材料是物質基礎，而砌築工藝方案及施工品質是爐體壽命較高的重要保障，一個健康的爐襯需要多方面的工藝結合

鉻剛玉磚的抗渣侵蝕能力較強，鎂鉻磚的抗渣滲透能力較強。考慮爐襯結構或其他因素爐壁耐材選鉻剛玉磚最為合適。

1.3：熔池和渣線

礦熱爐中不合理的電流分佈是爐牆損毀的重要原因之一，當電極至爐牆的電壓梯度大於電極之間的電壓梯度時，電流就會流向爐牆，提高這一部位的溫度，導致加速爐渣對爐牆的化學侵蝕，所以要求該部位耐火材料有較好的抗渣性。

1.4 渣線上部區域

該區域在礦熱爐生產鎳鐵的冶煉工藝中侵蝕較輕，幾乎不會損毀，主要為熱輻射、煙氣的侵蝕、還原氣氛的侵入。此區域可選用普通燒鎂磚、耐火粘土磚。

1.5 爐頂區域

爐頂區域主要受熱輻射和煙氣的侵蝕與爐牆上部相似，溫度的波動會導致材料的開裂解體，要求材料有較好的熱震，通常採用吊掛磚或吊掛磚配澆注料兩種形式。材質選用碳化矽或高鋁質。爐頂上的電極孔和加料孔，其周圍可採用耐火澆注料整體澆築，也有採用耐火澆注料搗制或埋設水冷銅管的預製耐火澆注料爐頂，它比砌磚爐頂具有更好的整體性和密封性。

總結：鎳鐵礦熱爐中渣侵問題是阻礙爐襯健康使用的最大弱點，所以在選擇正確的耐火磚同時三分材料，七分施工。耐火材料是物質基礎，而砌築工藝方案及施工品質是爐體壽命較高的重要保障，一個健康的爐襯需要多方面的工藝結合