赫亮亮王麗娜遼寧省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院（110032）

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銅冶煉爐用后的鎂鉻磚顯微結(jié)構(gòu)分析

赫亮亮王麗娜
遼寧省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院（110032）

摘要:這里對(duì)銅冶煉爐用后的再結(jié)合鎂鉻磚進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)分析。探討了用后再結(jié)合鎂鉻磚的侵蝕機(jī)理：熔渣熔液的溶解和滲透，大量硫酸鎂的生成是鎂鉻磚損毀的主要原因。

關(guān)鍵詞:鎂鉻磚；侵蝕；顯微結(jié)構(gòu)

下面從顯微結(jié)構(gòu)上分析再結(jié)合鎂鉻磚的侵蝕機(jī)理。該磚的侵蝕機(jī)理主要是FeO-SiO2系熔液的溶解和滲透過程[1]。銅及其氧化物，即使?jié)B入到磚的較深部位也不與耐火材料組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是填充于縫隙中。圖1為殘磚端面放大50倍的顯微結(jié)構(gòu)圖片，從圖片中可以看出反應(yīng)層很薄，說明侵蝕速率很快。圖2為銅與銅的氧化物大量滲入的顯微結(jié)構(gòu)圖，主要沿基質(zhì)中氣孔或孔隙滲入，滲入深度較深，但磚體整體結(jié)構(gòu)完好，顆粒邊界清晰，證明銅及其氧化物與耐火材料反應(yīng)程度不高。但是大量的銅及其氧化物的滲透改變了原磚的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，溫度波動(dòng)時(shí)發(fā)生結(jié)構(gòu)剝落，使耐火材料大面積損壞。

圖1殘磚端面顯微結(jié)構(gòu)圖

圖2滲透帶顯微結(jié)構(gòu)圖

銅滲透帶結(jié)束以后,在磚的氣孔及孔隙處，分布著大量的MgSO4，通過斷口分析可清晰地觀察到粒狀的硫酸鎂。硫酸鎂在冷端富集的原因是由于銅冶煉的原料冰銅（CuS和FeS）氧化后生成SO3，SO3向磚的冷端遷移，與方鎂石反應(yīng)生成大量硫酸鎂[2]。圖3為粒狀的硫酸鎂。在形成過程中會(huì)帶來400%的體積膨脹，如此大的體積膨脹將導(dǎo)致鎂鉻耐火材料的開裂和氣孔孔徑的增大，為爐渣、銅锍等轉(zhuǎn)爐介質(zhì)的進(jìn)一步滲透提供了渠道。當(dāng)磚溫度升高時(shí)，MgSO4又分解形成細(xì)顆粒的MgO，破壞了磚體的致密結(jié)構(gòu)。

圖3　硫酸鎂顯微結(jié)構(gòu)圖

通過對(duì)銅冶煉爐用后再結(jié)合鎂鉻磚的顯微結(jié)構(gòu)分析，得出如下結(jié)論:

1）熔渣的快速溶解滲透，銅锍的大量滲入，硫酸鎂的生成分解造成鎂鉻磚的蝕損，大大降低爐齡。

2）降低鎂鉻磚的氣孔率，減小孔徑，提高基質(zhì)的結(jié)合程度,可以減少熔渣和SO3的浸入通道，從而提高鎂鉻磚的抗侵蝕能力[3]。

參考文獻(xiàn):

[1]陳肇友.煉銅、煉鎳爐用耐火材料的選擇與發(fā)展[M].北京:冶金工業(yè)版社,1998:416- 433.

[2]蔣明學(xué),李勇,陳肇友.耐火論文選[C].北京:冶金工業(yè)版社, 1998:416- 433.

[3]于仁紅,蔣明學(xué),李勇.SO2/SO3氣氛對(duì)鎂鉻耐火材料侵蝕機(jī)理的研究[J].耐火材料,2002.36（增刊）:27- 29.

有色重金屬火法冶煉特點(diǎn):有色重金屬冶煉中所用礦石多為含銅、鎳、鉛、鋅甚低的硫化物礦，因此冶煉中產(chǎn)生的氣體和遇到的熔體都與鋼鐵工業(yè)有很大差異。其主要特定如下:爐氣中含有大量SO2氣體，熔體不僅有氧化物熔渣、金屬熔體，還有硫化物熔體如冰銅（銅锍）。雖然冶煉溫度比鋼鐵冶煉低，但這些熔體的熔化溫度卻比鋼鐵工業(yè)遇到的熔體低得多，而其流動(dòng)性卻很好，極易滲入耐火材料內(nèi)；熔渣為FeO-SiO2渣系，且渣量大，因此渣的侵蝕也就嚴(yán)重。