鎳鐵礦熱電爐爐襯僅用壽命影響因素分析

1、鎳鐵礦熱電爐爐襯使用壽命影響因素分析胡凌標(biāo)（上海申佳鐵合金有限公司）摘 要：本文根據(jù)大量實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，對(duì)以電碳熱法工藝礦熱電爐冶煉鎳鐵過程，就礦源因素爐渣合金，僅用冶煉操作方式的變化，以及在爐祥爐底爐蓋，爐口等爐襯不同這域使用不同的筑耐材和不同的筑方法時(shí)對(duì)其使用的和壽命的具體影響情況作出相應(yīng)分析。亞提出一些個(gè)人見鮮，供參考。前言 使用氧化鎳礦，以電碳熱發(fā)工藝在礦熱電爐治煉鎳鐵時(shí)的電爐爐襯壽命是目前國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家影響其治煉效益的因素之一。據(jù)我們的工作體會(huì)，一臺(tái)爐殼直徑為17米左右的鎳鐵礦熱電爐，從去損壞爐襯至嶄新砌爐投產(chǎn)一般需訂產(chǎn)6070天，采用不同砌爐材料。砌爐費(fèi)用450800萬元，個(gè)

2、別廠家選用的耐材，其費(fèi)用高達(dá)1 200萬元。即使渣、鐵口較大區(qū)域的耐材修補(bǔ)，修的方式不同，亦需訂爐1020天。 國(guó)內(nèi)大規(guī)模的氧化鎳礦使用較大的功率礦熱電爐冶煉鎳鐵，雖然已有七八年時(shí)間，據(jù)我國(guó)的國(guó)情特點(diǎn)，應(yīng)該從開始探索轉(zhuǎn)入穩(wěn)定階段，不少技術(shù)性問題，還需要繼續(xù)研究，探索，提高。對(duì)如何進(jìn)一步提高礦熱電爐爐襯使用壽命問題，就是其中之一。 由于鐵乏實(shí)際生產(chǎn)資料數(shù)據(jù)，國(guó)外不同廠家鎳鐵礦熱電爐爐襯使用壽命具體有多長(zhǎng)，我們尚不清楚，但據(jù)我們到日本某廠參觀學(xué)習(xí)，在技術(shù)交流過程，據(jù)介紹，其礦熱電爐爐襯使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年是否屬實(shí)，無法確認(rèn)，但根據(jù)我們對(duì)該廠的現(xiàn)場(chǎng)參觀和相關(guān)資料的了解，以其鎳礦使用情況，電爐外型結(jié)構(gòu)，

3、包括在參觀過程過程現(xiàn)場(chǎng)看到的其產(chǎn)品在連鑄過程成材率之高，及產(chǎn)品塊度外型標(biāo)準(zhǔn)之統(tǒng)一的嚴(yán)格操作要求，另人佩服，推測(cè)其礦熱電爐爐襯的使用壽命在4-5年次上不成問題。 根據(jù)我們對(duì)國(guó)內(nèi)一些有一定規(guī)模的鎳鐵生產(chǎn)廠家的了解，從2007年至今，爐襯使用壽命短至10天左右，在一個(gè)多月范圍的也不屬于個(gè)別廠家的特殊情況至今，不少?gòu)S家的爐襯壽命僅在二年左右，國(guó)內(nèi)同是以電碳熱法礦熱電爐冶煉高碳鉻鐵和硅錳合金時(shí)，使用較大功率礦熱電爐的爐襯使用壽命可長(zhǎng)達(dá)10年。一些鎳鐵生產(chǎn)企業(yè)，因受投資時(shí)間短或市場(chǎng)雜體影響的限制。其礦熱電爐爐襯使用到目前盡管在二年左右，但從對(duì)其爐襯實(shí)際使用情況觀察分析，其使用壽命延至3-4年應(yīng)有可能。 國(guó)

4、內(nèi)絕大多數(shù)的鎳鐵生產(chǎn)企業(yè)，其鎳鐵生產(chǎn)工藝及相關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)。均由專業(yè)單位承擔(dān)。但鑒于國(guó)內(nèi)鎳業(yè)冶煉的特殊性不同的設(shè)計(jì)單位會(huì)依托于有色金屬。鐵合金冶煉和國(guó)外不同情況冶煉鎳鐵的思路。因而、會(huì)導(dǎo)致不同鎳鐵生產(chǎn)廠家所使用礦熱電爐的情況也有所不同。 本文以國(guó)內(nèi)鎳鐵冶煉的特殊性為依據(jù)。結(jié)合我們所了解到不同廠家礦熱電爐使用過程各類爐襯使用壽命的影響情況做相應(yīng)分析。并提出相應(yīng)看法，供參考。 本文提及的廠家，事故情況，相關(guān)數(shù)據(jù)較多。除本身經(jīng)歷外，其余為同行交流和查閱資料所得。編寫過程，雖再三核實(shí)但難免有失誤之處，如有不妥，先表歉意。1 國(guó)內(nèi)外廠家使用鎳礦情況分析氧化鎳礦因地區(qū)不同，礦口深度不同，成分變化相當(dāng)大，以致對(duì)

5、成分差異大的鎳礦，會(huì)采用不同的鎳鐵冶煉工藝。國(guó)內(nèi)外使用電碳熱法工藝冶煉各種成份標(biāo)準(zhǔn)鎳鐵時(shí)，所用氧化鎳礦，其成份一般在如下范圍變化。Ni1.52.5%，F(xiàn)e1229MgO1032%，CaO <1.5，AlO30.75，SiO22845%。（大多數(shù)廠家<2%）以鎳鐵冶煉特性和上述鎳礦成分?jǐn)?shù)據(jù)分析，Ni和Fe是鎳鐵的主元素，在上述各氧化物中，NiO、FeO為最容易被還原氧化物。從冶煉生成鎳鐵角度。各廠現(xiàn)有電碳熱法工藝的不同操作方式，都不存在任何問題，但對(duì)礦熱電爐爐襯使用影響情況分析。鎳礦中不同的MgO、SiO2、AlO3、Fe2O3含量及冶煉過程對(duì)FeO,SiO2 還原程度的不同控制爐內(nèi)

6、冶煉所生成不同成分的爐渣及不同成分的鎳鐵，其本身所具有的化學(xué)、物理特性，會(huì)對(duì)礦熱電爐爐襯使用情況則有不同的影響作用。為確保鎳鐵冶煉操作過程有較好的穩(wěn)定性，生產(chǎn)廠家一般會(huì)采用與工藝操作要求相適應(yīng)的成分要求穩(wěn)定的鎳礦。 表1是我們收集到一些比較有代表性的國(guó)內(nèi)外不同鎳鐵生產(chǎn)廠家冶煉鎳鐵使所使用鎳礦的成分范圍數(shù)據(jù)。表1 不同鎳鐵生產(chǎn)廠家使用鎳礦成分范圍數(shù)據(jù)使用廠家使用鎳礦成分范圍/%備注NiFeMgOSiO2日本A廠2.302.519.314.021.928.835.343.35個(gè)不同礦區(qū)供礦日本B廠2.302.6013.9114.4722.1226.9334.0941.933個(gè)不同礦區(qū)供礦印尼A廠1

7、2.015.821.023.135.745.62個(gè)礦區(qū)供礦新喀利亞A廠10.613.126.4628.635.141.24個(gè)礦區(qū)供礦多來尼加A廠15.723.535.6某批進(jìn)廠鎳礦內(nèi)蒙D廠1.762.2911.3914.311.4924.8443.9650.46階段進(jìn)礦范圍江蘇B廠17.6626.009.8417.8634.5642.39階段進(jìn)礦范圍江蘇C廠1.412.3812.8329.0510.0826.6421.3743.13連續(xù)25批次進(jìn)礦范圍福建A廠2.092.4618.3223.8110.9816.6429.236.25階段進(jìn)礦范圍 從表1個(gè)各廠使用鎳礦的成分?jǐn)?shù)據(jù)可基本看出:國(guó)外廠

8、家其所用鎳礦不管是采用多國(guó)或同一產(chǎn)地多礦區(qū)供應(yīng)、在考慮該企業(yè)所演練產(chǎn)品含Ni高低盡量選用Fe/Ni比相當(dāng)，含F(xiàn)e量較低的具體要求外，對(duì)MgO含量較高，相對(duì)穩(wěn)定，其MgO/SiO2比值在0.650.75，基本符合冶煉過程，自然成渣的熔點(diǎn)要求在盡量減少調(diào)渣輔料加入的同時(shí)穩(wěn)定渣型有利于控制爐渣對(duì)爐襯的損壞作用為證實(shí)國(guó)外廠家用礦數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，我們對(duì)國(guó)外某廠參觀學(xué)習(xí)過程整個(gè)綜合利用的鎳鐵渣樣進(jìn)行分析其成分波動(dòng)范圍為:Fe6.27.09% CaO 2.662.8% MgO30.1432.66% SiO250.7752.11%，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反標(biāo)，與使用鎳礦成分基本相同，波動(dòng)不大。 表1所列國(guó)內(nèi)四個(gè)鎳鐵生產(chǎn)廠家

9、，從北到南,既包括規(guī)模較小和國(guó)內(nèi)較有代表性，規(guī)模較大的廠家用礦數(shù)據(jù)，盡管各廠使用鎳礦時(shí)段長(zhǎng)短不一，但以數(shù)據(jù)對(duì)此可以看出：鎳礦MgO含量相對(duì)偏低，MgO/SiO2比值低，數(shù)值波動(dòng)幅度大，以江蘇C廠為例該廠規(guī)模較大，但在連續(xù)進(jìn)廠的25批次鎳礦中，MgO含量最低為10.08%最高可達(dá)26.64%礦中M G O / S I O2比值在0.2460.644大幅波動(dòng)。出現(xiàn)上述情況與國(guó)情多鐘因素有關(guān)。但其使用鎳礦成分的不穩(wěn)定性，以及4個(gè)廠家在該用礦時(shí)段冶煉鎳鐵過程為達(dá)到提高爐渣驗(yàn)度的目的。分別都有石灰或石灰石白云石調(diào)渣次提高渣中CaO含量。無疑對(duì)爐襯的使用產(chǎn)生不利的影響。而值得關(guān)注的是：隨著受鎳礦的供應(yīng)或國(guó)

10、內(nèi)其他因素的影響。國(guó)內(nèi)一此企業(yè)在國(guó)外鎳礦產(chǎn)區(qū)直接進(jìn)廠生產(chǎn)。從外觀分析，自己開礦、自己使用。會(huì)有一個(gè)使用鎳礦成分更加穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。但實(shí)際上，受礦層上下成分差異大，供求量不匹配。地區(qū)多雨，地區(qū)冶煉操作水平的欠缺。因而也會(huì)出現(xiàn)使用鎳礦成分不穩(wěn)定，波及有效使用爐襯的問題，以我們了解的在印尼的中外合資13廠為例，自己供礦但連續(xù)33天近350個(gè)焙燒鎳礦試樣成分分析，其成份波動(dòng)范圍達(dá)：Ni1.492.14%，F(xiàn)e12.6523.87，MgO21.7731.24，SiO230.2542.32。上述數(shù)據(jù)不排除在取樣過程代表性不足有關(guān)。但在鎳鐵冶鐵過所用鎳礦成分在較大范圍波動(dòng)對(duì)爐襯使用壽命的影響亦不能不引起注意。2

11、 鎳鐵成分控制情況分析 礦熱電爐冶煉鎳鐵與冶煉鐵合金其他產(chǎn)品有所不同在使用同一種成分礦源情況下，冶煉鉻鐵錳鐵時(shí)，其主元素含量基本上穩(wěn)一在一定范圍波動(dòng)不大，而鎳鐵冶煉則不同其主元素控制可在大幅度波動(dòng)，理論上能達(dá)到很高的含量要求，根據(jù)市場(chǎng)不同需求國(guó)內(nèi)外鎳鐵生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品含Ni多在下限位置。使用同一種鎳礦，在冶煉不同含Ni產(chǎn)品過程，從合金成分變化以及爐渣成分爐渣量變化，均會(huì)對(duì)礦熱電爐爐襯使用情況產(chǎn)生不同的影響。 表2是我們僅使用一種鎳礦，經(jīng)焙燒成分為：Ni1.85%，F(xiàn)e19.5，MgO28，SiO242%。在不能加調(diào)渣輔料情況下，冶煉不同含Ni產(chǎn)品時(shí)，根據(jù)一般冶煉操作情況推出的鎳鐵成分，爐渣成分，

12、爐渣量的相應(yīng)數(shù)據(jù)。表2鎳鐵成分燒結(jié)礦礦耗（噸、）爐渣成分爐渣重量渣/鐵體積比m3/m3Ni/%Si/%Fe/%FeO/%MgO/%SiO2/%Mgo/SiO23.1728.9083.582.54.411.4538.9356.030.6934.3078.90101.582.55.526.0135.8853.090.7264.30712.10130.581.37.2410.6733.6850.340.6696.01916.90160.279.08.9213.7132.4548.620.6677.49621.04200.0577.011.14518.2631.5247.280.66719.89927

13、.79250.0574.014.07720.1630.7746.150.66712.81035.96 注：鎳鐵中其他成分為Co、C、Cu、P、S；爐渣其他成分為：CaO、AlO2、Cr2O3。 從表2數(shù)據(jù)變化可以看出：使用同一鎳礦冶煉不同含Ni產(chǎn)品時(shí)。由于冶煉過程會(huì)相應(yīng)采用充分還原和選擇性還原的操作方式，會(huì)造成產(chǎn)品含Si量的較大波動(dòng)。在實(shí)際生產(chǎn)過程，當(dāng)采用充分還原生產(chǎn)含Ni較低的產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)品含Si會(huì)在18%范圍大幅波動(dòng)，爐內(nèi)鎳鐵會(huì)從相應(yīng)的Ni，F(xiàn)e，Si含量變化對(duì)爐襯侵蝕差異產(chǎn)生影響，爐渣則從Fe O含量和爐渣量的變化對(duì)爐襯形式產(chǎn)生不同的影響。 當(dāng)然，隨著使用鎳礦成分的變化，其影響程度會(huì)發(fā)生相應(yīng)

14、的變化。3 鎳鐵，爐渣，渣鐵比變化對(duì)爐襯使用的影響情況分析 鎳鐵冶煉過程由于使用鎳礦和工藝操作方式的不同，其產(chǎn)生的鎳鐵、爐渣成分及渣鐵比值也相應(yīng)有所不同，從其發(fā)生的化學(xué)物理性能的相應(yīng)變化，對(duì)爐襯使用產(chǎn)生相應(yīng)的影響，對(duì)此做如下分析。3.1 鎳鐵成分變化的相應(yīng)分析 不同成分鎳鐵其化學(xué)、物理性能有所不同，具體表現(xiàn)在熔點(diǎn)，粘度，化學(xué)性能的不同。鎳鐵主成分元素為Ni和Fe，其他化學(xué)元素為Si、Cv、C冶煉不同含Ni產(chǎn)品過程中Cv、C含量高低亦會(huì)有大幅度變化但總含量不高。因而，可認(rèn)為Cv、C含量變化對(duì)鎳鐵的化學(xué)物理性能的影響可以忽略不計(jì)。因而，鎳鐵主要以Ni Fe、Nisi，F(xiàn)e Si金屬化合物的形成對(duì)鎳

15、鐵化學(xué)物理性能產(chǎn)生影響。表3是根據(jù)相關(guān)資料整理而形成的NiFe、NiSi、FeSi合金Ni、Si含量變化時(shí)鐵水溫度數(shù)據(jù)。表3合金名稱相關(guān)元素含量變化/%相應(yīng)鐵水溫度/NiFeNi8251 5201460NiSiSI0.5581 4501 3001 220FeSiSi0.5581 5281 5001 450 從表中數(shù)據(jù)可以看出：NiFe合金其含量從8%升至25%其鐵水溫度僅降低60。FeSi合金，其Si含量從0.5%升至8%，其鐵水溫度僅降低78。而NiSi合金，其Si含量同是從0.5%升至8% ,則鐵水溫度則大幅降低230。 表4是根據(jù)相關(guān)資料數(shù)據(jù)整理而形成的NiFe，F(xiàn)eSi合金Ni，Si含

16、量和鐵水溫度變化時(shí)鐵水粘度數(shù)據(jù)。表4合金名稱相關(guān)元素含量變化/%溫度/黏度n/P(m2/s)NiFeNi8251 5005.04.71 5504.84.4FeSiSi0.571 50010.09.51 6008.47.7 目前我們無法在資料查閱到S I在鎳鐵生成NiSi金屬化合物形式情況下，NiSi合金中，Si含量變化在不同溫度條件下，粘度變化的具體數(shù)據(jù)，而且尚無法化驗(yàn)數(shù)據(jù)確認(rèn)鎳鐵中的S I是與Fe 生成F E S I化學(xué)合成或與Ni生成NiSi化合物的形式存在，但據(jù)我們對(duì)鎳鐵冶煉的實(shí)際情況推測(cè)鎳鐵冶煉過程熔渣溫度僅在1 600 左右。而在稍為富磺操作情況下，其含Si量會(huì)快速升高，以致某廠在鎳

17、鐵冶煉過程，在與正常操作無大變化情況下，其產(chǎn)品含Si量高達(dá)20%以上可見鎳鐵冶煉過程生成的Si應(yīng)與生成NiSi化合物為主。 NiSi合金，隨著含Si量的升高，其鐵水溫度快速下降在鎳鐵冶煉溫度都不變情況下，增加鎳鐵中的NiSi比例，其粘度必然相應(yīng)快速下降，鎳鐵流動(dòng)性增強(qiáng)，無疑對(duì)爐襯的使用帶來不利影響同時(shí)Si是一種強(qiáng)還原物盾，很容易對(duì)某些耐火材料的氧化物進(jìn)行還原侵蝕影響其使用壽命。 采用選擇性還原冶金含Ni較高的產(chǎn)品時(shí)，其Si、Cv、C等雜質(zhì)元素含量都在較低水平，鎳鐵化學(xué)物理特性相對(duì)穩(wěn)定，而使用充分還原冶金含Ni812的產(chǎn)品時(shí)，容易產(chǎn)生S i含量的大幅波動(dòng)，這也許是造成一些鎳鐵生產(chǎn)廠家在鎳鐵冶煉過

18、程出鐵口區(qū)域易出事故的原因之一。3.2 爐渣成分變化的相應(yīng)分析 使用不同鎳礦冶煉含Ni量不同的鎳鐵，其爐渣成分有所不同，表5是我們收集到不同廠家在鎳鐵冶煉過程的爐渣成分?jǐn)?shù)。表5生產(chǎn)廠家爐渣成分及相關(guān)數(shù)據(jù)/%FeCaOMgOSiO2MgO/SiO2CaO+MgO+SiO2江蘇D廠17.9514.0452.510.2670.61內(nèi)蒙C廠5.2711.2122.1748.480.4570.688福建A廠6.759.6527.8346.510.5980.823江蘇C廠19.2410.7822.2849.350.4510.670江蘇C廠25.324.6230.8448.010.6420.738江蘇E廠1

19、2.243.8527.6248.570.5690.648國(guó)外A廠6.212.6632.6652.110.6270.678國(guó)外B廠7.3234.4853.390.646國(guó)外C廠17.1128.046.00.609國(guó)外D廠2.740.4639.9050.990.7820.791 在鎳鐵冶煉過程根據(jù)所產(chǎn)生鎳鐵含Ni量的不同，其鐵水溫度有所不同冶煉含Ni較高的產(chǎn)品時(shí)，出鐵溫度一般控制在1 4701 500 ，冶煉含Ni較低的產(chǎn)品時(shí)，出鐵溫度一般控制在1 5201 560 范圍。其爐渣溫度相應(yīng)控制在1 5501 600 和1 5701 620 左右。從表五數(shù)據(jù)可以看出：爐渣（CaO+MgO）/SiO2一

20、般控制在0.650.8范圍，屬酸性爐渣。 視不同廠家使用鎳礦情況的不同，通過合理選用鎳礦MgO，SiO2含量進(jìn)行自然成渣冶煉操作時(shí)，應(yīng)其鎳礦CaO含量一般較低。爐渣堿度高低主要取決于渣中MgO，SiO2含量高低國(guó)外鎳鐵生產(chǎn)廠家，多采用自然成渣操作。而另一種操作方法則是按堿度要求在冶煉過程配加石灰或石灰石、白云石。進(jìn)行調(diào)渣。表5所列的國(guó)內(nèi)鎳鐵生產(chǎn)廠家其爐渣CaO含量較高應(yīng)屬于配輔料調(diào)渣操作。 渣中Fe O含量高低，則取決于鎳礦帶入的高低和冶煉過程Fe 還原的高低，通常渣中Fe O含量在612%范圍波動(dòng)。在相同的冶煉條件下爐渣對(duì)爐襯使用影響程度主要取決于爐渣FeO、CaO、MgO、SiO2含量的變

21、化。 表6是某單位通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)在使用鎂磚加工而形成了試驗(yàn) 中，加入不同成分鎳鐵爐渣采用升溫為20 /分鐘將爐渣升溫至1 550 。保溫3小時(shí)后測(cè)試出不同成分爐渣對(duì)鎂質(zhì)的侵蝕情況試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 從表6數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出：在渣中FeO不變情況下，MgO/SiO2 比值從0.667降至0.4時(shí)，爐渣對(duì)爐壁的侵蝕量增加約0.88倍，絕對(duì)侵蝕量為2.26。而當(dāng)爐渣MgO/SiO2比值在0.6不變情況下渣中FeO從5%升高至15%時(shí)，爐渣對(duì)爐壁的侵蝕量提高2.5倍，絕對(duì)侵蝕量約增加1.5。因而以MgO，Sio2為主的爐渣在冶煉過程MgO/Sio2可控變化范圍內(nèi)，對(duì)鎂質(zhì)爐襯的侵蝕作用實(shí)際高于FeO在正常范圍內(nèi)變

22、化對(duì)爐襯的侵蝕作用。 表7為根據(jù)相關(guān)資料按爐渣成分組成不同化合物時(shí)，其熔點(diǎn)粘度比電導(dǎo)數(shù)據(jù)。表6爐渣成分?jǐn)?shù)據(jù)/%爐壁侵蝕量MgOSiO2FeOMgO/SiO224.4361.078.000.4004.8429.7455.768.000.5333.0034.2051.308.000.6672.5833.2051.305.000.6000.9229.4049.1015.000.9992.4225.7042.8025.000.6003.50表7化合物熔度/粘度相關(guān)數(shù)據(jù)/%比導(dǎo)電/(歐姆-1cm-1)溫度/粘度/泊MgO·SiO21 5601 600>151 8005CaO·S

23、iO21 5401 50051 600 0.51 60012FeO·SiO21 5501 4401.21 600 0.51 6000.8CaO·MgO·SiO21 5000.40.5 從表中數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出：以SiO2為主要成分的爐渣，與其中的Mgo、Cao、Feo生成Mgosio2 Feo、SiO化合物時(shí)，其熔點(diǎn)相差不大，但在相同條件的粘度，則產(chǎn)生相當(dāng)大的變化。同在1600條件下Cao、SiO2與Feo，SiO2相比，粘度提高約0.5倍，Mgo、SiO2與Feo，SiO2相比，粘度提高進(jìn)20倍，而由Cao，Mgo、SiO2組成的化合物，在1 500 溫度條件下與

24、Feo、SiO2相比其粘度則下降1倍左右。 可見，在爐渣堿度相同的情況下隨著Cao含量的提高、Mgo含量的降低，其爐渣粘度的急劇下降對(duì)爐襯的沖刷侵蝕作用不能低估。 在實(shí)際生產(chǎn)中爐渣Cao含量的變化對(duì)流動(dòng)性的影響有如下體會(huì)。 內(nèi)蒙某廠以12 520RNA礦熱電爐采用渣鐵同出的工藝操作冶煉鎳鐵時(shí)，其爐渣成分為：Fe611%，Cao810%，Mgo2230% R=0.70.85范圍時(shí)，經(jīng)過一個(gè)多小時(shí)的出渣出鐵，在出鐵后期渣量不大的情況下爐渣能在表層厚度約為1020mm 的流槽渣殼內(nèi)流經(jīng)近60m 長(zhǎng)度，以渣槽口流出，被噴頭沖成水渣。表5江蘇C廠1#2#二組爐渣數(shù)據(jù)，為使用同一臺(tái)33000K/A礦熱電爐

25、冶煉鎳鐵時(shí)，采用不同成分鎳礦配加不同數(shù)量石灰調(diào)渣時(shí)爐渣成分?jǐn)?shù)據(jù)。 1號(hào)爐渣Cao含量為10.78%流動(dòng)性相當(dāng)好，既使出渣時(shí)間較長(zhǎng)、流量較少均能順利通過近20m 長(zhǎng)渣槽沖成水渣。 2號(hào)爐渣，原利用鎳礦自然成渣操作，其Mg o/Sio 2比值比1#爐渣堿度還低，但其爐渣流動(dòng)性相當(dāng)差出渣中后期出現(xiàn)爐渣堵槽外溢，被迫提前堵眼的情況，后通過配加少量石灰，以提高Cao，Mgo，Sio 2化合物比例，降低爐渣粘度，使沖渣操作有所改善?？梢酝茰y(cè)國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家在鎳鐵冶煉過程配用石灰（或石灰石）調(diào)渣，其爐渣流動(dòng)性的變化對(duì)爐襯的影響作用不能低估。 以表7數(shù)據(jù)同時(shí)可以看出：爐渣中不同化合物結(jié)構(gòu)形式其導(dǎo)電能力有所不同在1

26、600時(shí)Feo、Sio 2的導(dǎo)電能力比Cao、Sio 2的導(dǎo)電能力高近3倍。對(duì)采用原料層操作，而料層導(dǎo)電能力較差的鎳鐵冶煉而言爐渣導(dǎo)電能力的提高相應(yīng)會(huì)提高爐渣從電極高溫區(qū)爐垟電極高溫區(qū)的回流作用，增加對(duì)爐襯的沖刷作用更值得注意的是對(duì)具有一定導(dǎo)電能力的爐襯影響作用更值得關(guān)注。4 影響爐襯使用壽命的具體情況分析 在鎳鐵冶煉過程會(huì)從爐垟、爐底、渣，鐵口區(qū)域，爐蓋四個(gè)部位影響礦熱電爐爐襯壽命，從總體情況與使用鎳礦特性和鎳鐵冶煉操作特性有關(guān)。但對(duì)每個(gè)具體事故的發(fā)生它將包括其他的影響因素。同一企業(yè)使用多臺(tái)型號(hào)相同的礦熱電爐、以相同鎳礦相同操作工藝冶煉同一鎳鐵產(chǎn)品，但其礦熱電爐爐襯使用壽命會(huì)長(zhǎng)短不一。對(duì)一些

27、事故的發(fā)生原因，可以通過對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)情況的觀察和了解能得出相應(yīng)的結(jié)論。而對(duì)一些事故的分析，不但要通過對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的觀察，還要對(duì)事故損壞部位進(jìn)行開挖，逐層觀察測(cè)量，對(duì)比才能得出令人佩服的結(jié)論。 為了在實(shí)際生產(chǎn)過程能獲得較理想的礦熱電爐爐襯使用壽命，我們對(duì)不同廠家的爐垟爐底渣鐵口爐蓋所發(fā)生過我們所了解到的各類事故做如下分析供參考。4.1 對(duì)各類爐垟損壞事故的情況分析 鎳鐵爐渣為酸性爐渣，而隨著Cao的升高，流動(dòng)性急劇增強(qiáng)鎳鐵屬凝固性差的金屬，而且隨著含Si量提高其鐵水流動(dòng)性會(huì)明顯增強(qiáng)，鎳鐵冶煉過程爐垟?shù)囊讚p程度應(yīng)與爐渣鐵水成分爐垟接觸厚度，溫度高低，爐垟砌筑所選用的耐材和砌筑方法有關(guān)。4.1.1 冶煉

28、過程爐渣鐵水不厚度對(duì)爐垟?shù)膿p壞影響情況分析 在我們的實(shí)際工作中，曾接觸過鎳鐵冶煉過程爐渣對(duì)爐垟?shù)木唧w侵蝕情況。 江蘇C廠，8臺(tái)33 000KVA鎳鐵礦熱電爐基本上參照江蘇A廠33 000KVA鎳鐵礦熱電爐進(jìn)行設(shè)計(jì)，在電極直徑極心圓直徑13根下料管布局基本不變情況下為考慮生產(chǎn)過程能超負(fù)荷運(yùn)行，將15 m爐殼直徑放大至16 m而且留有渣口、鐵口設(shè)置空間。 江蘇A廠使用該電爐冶煉鎳產(chǎn)鐵時(shí)由于料管離電極較遠(yuǎn)，導(dǎo)致電極周圍產(chǎn)面偏低為確?！案郀t心”料面操作需經(jīng)常由人工向電極四周推料。 江蘇C廠為克服上述缺失，將電極外用加料管向爐心方加裝斜型料咀，結(jié)果是爐心區(qū)域料面能有效提高，但同時(shí)由于爐膛直徑增大。投產(chǎn)前

29、期爐料幾乎加不到爐垟區(qū)域以渣，鐵同出的操作過程，投產(chǎn)第一輪出鐵出渣后，爐垟區(qū)域一般應(yīng)看不到有爐渣的出現(xiàn)，但實(shí)際的情況是：電極周圍的高料層將下部爐渣壓至幾乎沒有爐料的爐垟區(qū)域，導(dǎo)致有1米后左右的爐渣不斷向爐垟沖刷侵蝕嚴(yán)重影響到對(duì)爐垟內(nèi)地的維修。最后投產(chǎn)不到半個(gè)月只能將料管加裝的斜料咀割掉確保爐垟?shù)恼_使用。 值得一提的是該公司33000鎳鐵礦熱電爐（實(shí)際使用最高功率可達(dá)36000 K W H ）以16未爐殼直徑采用90#鎂磚砌筑爐垟?shù)臈l件下，采用高爐心，13根料管不影響正常料面布料的情況下，投產(chǎn)最長(zhǎng)的電爐從2013年11月至今尚在正常運(yùn)行（因市場(chǎng)原因2015年11月至2016年10月期間停產(chǎn)約一

30、年）全企業(yè)所有礦熱電爐未發(fā)生過因爐垟侵蝕而停產(chǎn)挖爐的事故。 而對(duì)江蘇A廠功率為33000KVA，爐殼直徑為15M的鎳鐵礦熱電爐，經(jīng)連續(xù)2年左右運(yùn)行后因爐底上浮爐底打結(jié)，料層滲鐵被迫停爐。在挖爐過程可以看到爐垟除鐵口區(qū)域外幾乎不會(huì)侵蝕。鎳鐵冶煉過程由于渣鐵體積比相差較大，為了確保每爐有一定數(shù)量要求的出鐵量，特別是冶煉含Ni較高的產(chǎn)品時(shí)，一般都采用渣鐵分出的工藝操作。 表8是不同鎳鐵冶煉廠家礦熱電爐使用不同渣鐵口落差結(jié)構(gòu)和不同耐材砌筑爐垟時(shí)的爐垟使用壽命數(shù)據(jù)。 表中江蘇D廠初期建造的33000 KVA鎳鐵礦熱電爐，其電爐參數(shù)。砌爐耐材基本與江蘇A廠相同，受供電站設(shè)備影響電爐實(shí)際使用功率約為2800

31、0 K w。該廠電爐與江蘇A廠電爐差別在于：采用渣鐵分出的操作， 渣鐵口落差為200M M。投產(chǎn)后約七個(gè)月鐵口區(qū)域爐殼發(fā)紅難于維護(hù)。后采用鐵口區(qū)域爐殼外焊接一個(gè)高約1米左右寬1米厚度400M M，內(nèi)填充打結(jié)料的加固色，但使用壽命僅一年多被迫停爐。我們認(rèn)為：出現(xiàn)上述現(xiàn)象與下述因素有關(guān)。以與江蘇C廠對(duì)比，以渣鐵同出的方式，按每噸出鐵量35實(shí)重噸推標(biāo)，出鐵前鐵水厚度約為30mm(不標(biāo)爐底死鐵層）爐渣厚度為365mm,爐出鐵之間，鐵水層厚度從030mm,渣層厚度從0365mm之間范圍波動(dòng)。在這樣的渣鐵層厚度波動(dòng)范圍，渣鐵流在電極高溫區(qū)至爐垟之間的回流作用，對(duì)爐垟?shù)臎_刷侵蝕作用不會(huì)很大。而江蘇D廠在渣鐵

32、分出的實(shí)際操作中， 渣鐵口距離雖然僅200mm,經(jīng)推標(biāo)，以50t為一爐內(nèi)鐵水層厚度約為50 mm,經(jīng)過一段時(shí)間使用的鐵口內(nèi)徑一般都會(huì)超過100M M，在出鐵過程為保爐渣盡量不以鐵口流出，2爐之間的爐內(nèi)鐵水層的厚度應(yīng)不低于120170 M M范圍波動(dòng)。該廠在鎳鐵冶煉過程采用配加石灰調(diào)渣的充分還原操作，在鐵水Si高，爐渣Cao高而爐膛直徑僅為12800mm情況下，鐵口附近內(nèi)爐垟，很快會(huì)被鐵水，爐渣成倒喇叭形的沖刷侵蝕，甚至?xí)阼F口外爐垟，最外一層磚縫產(chǎn)生滲鐵現(xiàn)象而導(dǎo)致上述事故發(fā)生。表8使用廠家電爐功率/KVA使用功率/kWh爐殼直徑/mm爐膛直徑/mm渣鐵口距離/mm爐詳砌筑用材爐詳壽命江蘇廠33

33、 00030 00037 00016 00013 760090號(hào)鎂磚2013年11月至今江蘇廠33 00028 00015 00012 80020092號(hào)鎂磚15個(gè)月33 00028 00017 000114 80040090號(hào)鎂磚約年江蘇廠30 00026 00027 00017 500700焦油鎂磚12天30 00026 00027 00017 50070078個(gè)月江蘇廠25 50016 00013 6003509197號(hào)鎂磚個(gè)月福建廠33 00017 0007006個(gè)月東北廠30 00015 00011 600500鉻鎂磚2年福建廠27 0009397號(hào)鎂磚10天福建廠25 50014

34、00011 400400微孔碳磚7個(gè)月 該廠為改變出鐵口難維護(hù)，防止出渣鐵事故發(fā)生的情況下，將另一臺(tái)33000KVA電爐爐殼直徑改為17m,渣鐵口落差改為400mm,在使用同樣材質(zhì)氣砌爐情況下，投產(chǎn)約一年時(shí)間在渣鐵口之間離渣約3m處爐殼發(fā)紅，爐垟已被嚴(yán)重侵蝕，被迫停爐。 表中福建C廠同是33000KvA鎳鐵礦熱電爐爐殼直徑為17米而渣鐵口落差高達(dá)700M M情況下，爐垟使用壽命約六個(gè)月左右，拆爐時(shí)，渣層處爐垟出現(xiàn)深度為9001000 M M環(huán)形侵蝕。表中江蘇E廠以30000KVA礦熱電爐冶煉鎳鐵時(shí)，爐殼直徑17500 mm，為表中廠家使用最大的爐殼直徑，渣鐵口落差為700 mm，與福建C廠相同

35、，其爐垟使用壽命亦僅為7月多月，比福建是C廠僅長(zhǎng)一個(gè)月左右，在我們對(duì)該廠現(xiàn)場(chǎng)觀察中看到，電爐料面形狀為高爐心標(biāo)準(zhǔn)的饅頭型結(jié)構(gòu)，其爐垟壽命短的原因之一可能與爐心區(qū)域大量爐渣壓制爐垟區(qū)域有關(guān)。 值得關(guān)注的是當(dāng)采用渣鐵分出工藝操作時(shí)，受長(zhǎng)時(shí)間熱停爐的影響，再重新投產(chǎn)時(shí)開爐前期多采用低負(fù)荷操作，會(huì)造成渣口鐵口難開、出現(xiàn)鐵水層、渣層不斷上移，鐵水面超過渣口，渣面升至爐垟鎂磚層上部高鋁磚（或粘土磚）層處，而可能發(fā)生事故。這類情況已不止在一家企業(yè)出現(xiàn)。4.1.2 鎳鐵冶煉過程爐渣鐵水溫度高低對(duì)爐垟損壞的影響情況分析 前述相關(guān)數(shù)據(jù)分析已經(jīng)看出：隨著爐渣、鐵水溫度升高，其粘度相應(yīng)降低流動(dòng)性增加，爐渣、鐵水對(duì)爐垟

36、的沖刷、侵蝕作用會(huì)更加明顯。 使用相同鎳礦、冶煉相同含Ni產(chǎn)品、其冶煉過程要求溫度的水平應(yīng)該是一致的，但不同的工藝操作，不同的電爐結(jié)構(gòu)型式爐渣、鐵水到達(dá)爐垟區(qū)域溫度則有所不同。由于爐渣、鐵水與爐垟接觸處溫度變化，很難得到對(duì)爐垟使用的直接影響數(shù)據(jù)。因而提供如下分析內(nèi)容供參考。4.1.2.1 不同操作方式對(duì)爐垟區(qū)域溫度的影響 以電碳熱法工藝在礦熱電爐冶煉鎳鐵有爐外預(yù)還原和爐內(nèi)還原兩種操作方式。二者之間的區(qū)別在于鎳礦中的NiO和大部分的FeO是在爐外進(jìn)行還是在爐內(nèi)進(jìn)行。因而造成爐內(nèi)料層、渣層的導(dǎo)電能力不一，前者還原用已大部在爐外消耗，入爐殘?zhí)剂康?，而且多?shù)與焙砂粘合，料層下部殘?zhí)紝尤`，而后者焦碳與燒

37、結(jié)鎳礦一起混合在爐內(nèi)進(jìn)行還原，料層導(dǎo)電能力較強(qiáng)。而且渣層上部有相對(duì)較厚的殘?zhí)紝?，因而使用同等功率，相同設(shè)備參數(shù)礦熱電爐冶煉鎳鐵時(shí)，使用預(yù)還原操作的電爐。其所用二次電壓較高，爐渣回路導(dǎo)電比例相應(yīng)提高，從而提高；3、爐渣與爐垟接觸區(qū)域的溫度，特別是對(duì)厚渣層操作，應(yīng)該說對(duì)爐垟?shù)挠绊懽饔酶鼮槊黠@（后有具體實(shí)例陳述）4.1.2.2 不同布料方式對(duì)爐垟區(qū)域溫度的影響 爐渣鐵水從電極高溫區(qū)向爐垟回流過程，同時(shí)也是一個(gè)渣面上部半熔體礦物向爐渣吸熱過程。越靠近爐垟半熔體溫度越低，越易降低爐渣、鐵水層與爐垟接觸去溫度。雖然可以在電爐設(shè)計(jì)過程調(diào)整爐膛直徑和渣層厚度來控制，但如何通過不同區(qū)域料面高度來控制爐渣到達(dá)爐垟

38、前的溫度似乎應(yīng)用不多?？拷鼱t垟區(qū)域采用較高料面操作，使回流爐渣到達(dá)爐垟前先通過較窄、較長(zhǎng)的弧形“通道”，讓半熔體爐料增加對(duì)爐渣的吸熱量。從而降低爐渣，鐵水在爐垟接觸區(qū)域的溫度應(yīng)該是可行的。根據(jù)相關(guān)資料了解到國(guó)外一些廠家的爐內(nèi)料面布置情況及在對(duì)國(guó)外廠家參觀時(shí)所觀察到的料管布置情況，可能與前面提到的料面控制操作有關(guān)。這也許是國(guó)外一些廠家爐垟壽命較長(zhǎng)的原因之一。值得注意的是：采用較低料面的操作方式，當(dāng)料層厚度過分不均勻時(shí)，容易引起噴礦事故發(fā)生。4.1.2.3 使用不同爐垟降溫措施對(duì)爐垟溫度的影響 降低鎳鐵冶煉過程，回流爐渣與爐垟接觸處的溫度，除通過上述措施外，在爐垟內(nèi)部加裝銅內(nèi)壁水冷裝置或采用爐殼水

39、冷的方式（包括爐底風(fēng)冷）以及耐材生產(chǎn)單位推薦使用導(dǎo)熱效果好的耐材砌筑爐垟。加速爐垟散熱效果、達(dá)到降低回流爐渣與爐垟接觸處溫度，延長(zhǎng)爐垟使用壽命的效果、方法不同，效果不一。上述溫度影響內(nèi)容，看似是一種較虛的內(nèi)容分析，但正也是電爐設(shè)計(jì)單位，如何根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)在使用不同成分鎳礦生產(chǎn)不同成分鎳鐵，采用何種工藝冶煉情況下，設(shè)計(jì)出投入成本低爐垟使用壽命長(zhǎng)礦熱電爐值得分析的依據(jù)。4.1.3 爐垟耐材選用砌筑方式對(duì)爐垟使用壽命的影響分析 國(guó)內(nèi)鎳鐵冶煉，即參照國(guó)外技術(shù)，有依托于國(guó)內(nèi)鐵合金和有色金屬的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。在對(duì)礦熱電爐設(shè)計(jì)過程的爐襯砌筑的耐材選擇，既有以其中已經(jīng)獲取并值得肯定的經(jīng)驗(yàn)，但也存在不少的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和目前

40、尚需討論的地方。 鎳鐵爐渣是一種偏酸性的爐渣，其爐渣堿度在0.65到0.75，流動(dòng)性好，特別有一定Cao含量的爐渣。鎳鐵是礦熱電爐冶煉鐵合金中流動(dòng)性好最不易凝固的鐵水之一。據(jù)我們目前了解到的國(guó)內(nèi)鎳鐵生產(chǎn)廠家選用的爐垟主作用部位的砌筑耐材有：碳質(zhì)、鎂碳質(zhì)、鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)。表9為上述種耐材我們抽取對(duì)鎳鐵冶煉有明顯影響的化學(xué)成分及物理指標(biāo)數(shù)據(jù)表9耐材名稱主要化學(xué)成份/%耐急冷爭(zhēng)熱性（水冷次數(shù)）荷重軟化溫度/導(dǎo)熱系熱/(千卡/米時(shí))熱膨脹系數(shù)/(1/)碳磚C92>25不軟化2.7+1.8×10-3 t(.)×10-3鎂碳磚12MgO72-76,C1812MgO7880,C101

41、8鎂磚gOSiO2CaO231 47016501 7004-1.5×10-3 t（不同溫度范圍）11×10-613×10-614.5×10-618695<223.5297980.80.51.30.6鎂鉻磚MgOSiO2Cr2O3>251 7003.5-0.95×10-3 t10×10-6158733.01.52012250642.51.02618350652.51.02618根據(jù)國(guó)內(nèi)鎳鐵生產(chǎn)廠家，對(duì)上述耐材的使用情況做如下分析：4.1.3.1 碳磚使用情況分析 使用的碳磚包括普通碳磚和超微孔碳磚。對(duì)普通碳磚使用情況分析 鎳

42、鐵冶煉在我國(guó)開始推廣階段，不少?gòu)S家選用普通碳磚作為礦熱電爐、爐襯主要區(qū)域的砌筑材料。我們推測(cè)可能一些設(shè)計(jì)單位認(rèn)為碳磚適合于鎳鐵冶煉過程的偏酸性渣有關(guān)。但在實(shí)際使用過程，使用普通碳磚砌筑爐襯冶煉鎳鐵，其使用壽命一般不超過五個(gè)月，以當(dāng)時(shí)兩個(gè)比較有代表性的廠家實(shí)際使用情況為例。 江蘇M廠，爐底用400×400×800 mm碳磚立砌，爐垟用400×400×1 000 mm 砌筑，碳磚間用碳質(zhì)粘接劑緊密粘接，為防爐底碳磚上浮二碳磚之間加碳質(zhì) 銷，爐底表層加電極糊打結(jié)，但投產(chǎn)了三個(gè)月左右，出現(xiàn)碳磚上浮，停爐調(diào)換爐襯。 內(nèi)蒙D廠，電路參數(shù)按鎳鐵冶煉工藝要求設(shè)計(jì)，爐垟、

43、爐底關(guān)鍵部位用400×400 mm長(zhǎng)碳磚加工定型砌筑，碳磚之間加槽后用電極糊搗打填縫，投產(chǎn)后五天，電極下部爐底碳磚上浮，停爐改換爐襯。對(duì)超微碳磚使用情況分析。 據(jù)了解，超微孔碳磚是在國(guó)內(nèi)鎳鐵礦熱電爐爐垟使用壽命不長(zhǎng)情況下，耐火材料生產(chǎn)研究單位共同推廣的一種新型碳質(zhì)耐材。其使用特性表現(xiàn)在：超微孔碳磚具有較強(qiáng)的熱傳導(dǎo)性，從表九中各種耐材導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)比可以看出：碳磚與鎂磚鎂鉻磚相比，隨著溫度升高，碳磚熱傳導(dǎo)性能越強(qiáng)，因而利用超威孔碳磚具有熱傳導(dǎo)強(qiáng)的特點(diǎn)，可使?fàn)t垟溫度相應(yīng)降低，是爐渣在爐垟接觸處形成渣殼，碳質(zhì)爐垟，即適應(yīng)偏酸性的爐渣特性又能減輕流動(dòng)性特別好的爐渣對(duì)爐垟?shù)臎_刷侵蝕，使其成為一種適

44、合于鎳鐵冶煉的“長(zhǎng)壽”耐材。表8中的福建B廠，某臺(tái)25500 K V A鎳鐵礦熱電路，使用高抗蝕超微孔碳磚，爐底使用超微孔碳磚，碳磚之間使用碳質(zhì)粘接劑緊密性砌筑，爐底碳磚400×400 mm接觸面之間加工成防上浮倒角。但其爐垟使用壽命約七個(gè)月，據(jù)稱是爐垟變?nèi)`溫度過高所致。 使用高抗蝕超微孔碳磚爐垟冶煉鎳鐵，其爐垟使用壽命僅為七個(gè)月，未能達(dá)到預(yù)想目標(biāo)，我們分析認(rèn)為：其爐垟壽命遠(yuǎn)不及冶煉硅錳合金的碳磚爐垟壽命與下述因素有關(guān)。 硅錳合金是一種高硅產(chǎn)品，其爐渣CaO+MgO/SiO2堿度與加配石灰冶煉鎳鐵的爐渣堿度相差不大，雖然為便于控制產(chǎn)品有較高的Si含量，渣中Avo3含量較高，爐渣粘度比

45、鎳鐵爐渣粘度高，更重要的是硅錳合金冶煉過程，采用富碳操作每噸入爐礦的配 近240公斤，爐內(nèi)電極高溫區(qū)到爐垟?shù)牧蠈酉虏浚幸粋€(gè)較厚的殘?zhí)紝?。而且與同等功率的鎳鐵相比，二次電壓較低?？杀苊饣亓鳡t渣對(duì)爐垟?shù)慕佑|。而對(duì)爐垟不產(chǎn)生化學(xué)和沖刷侵蝕。國(guó)內(nèi)某廠一臺(tái)24 000 K V A硅錳礦熱爐爐殼直徑為12 500 mm左右。爐垟壽命長(zhǎng)達(dá)10年。 而鎳鐵冶煉有所不同，既使采用非預(yù)還原富碳操作，每噸燒結(jié)鎳礦的入爐配焦量?jī)H為50公斤左右，而且福建B廠采用預(yù)還原操作，入爐焙砂殘C量?jī)H為2%左右，殘?zhí)紝尤`，而且使用的二次電壓高至350V以上。（同等功率的硅錳礦熱電爐其二次電壓在182V左右）使較厚的回流爐渣能直接

46、接觸到碳質(zhì)爐垟處。從設(shè)想角度分析，使用超威孔碳磚，可提高碳磚導(dǎo)熱能力，使接觸處的爐渣降溫結(jié)殼，但從另一角度推斷，碳磚是個(gè)導(dǎo)電能力較高的導(dǎo)電體。電流分配比例較強(qiáng)的回流爐渣與導(dǎo)電能力較強(qiáng)的碳磚接觸后，電流從爐渣部分傳入碳磚，能否使接觸處爐渣結(jié)成殼，值得推敲。 超威孔碳磚，我們的理解是：降低碳磚的顯氣孔率，提高其導(dǎo)熱性，但從另一個(gè)角度分析，既提高碳磚的致密度，則相提高了其導(dǎo)電能力，使電極電流 爐渣 碳磚爐垟 爐渣 電極的回路電流比例增大，反而提高了碳磚回路電流發(fā)熱量，不但不易形成低溫渣殼，保護(hù)爐垟，而且易使渣中的FeO，Cmo3與碳質(zhì)爐垟?shù)腃看生活還原反應(yīng)。使?fàn)t渣與碳磚爐垟接觸區(qū)域受到化學(xué)侵蝕，使碳

47、質(zhì)爐垟受損，當(dāng)然這僅是我們的個(gè)人推測(cè)是否合理有待在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)一步驗(yàn)證。 爐底碳磚接觸面之間加工成防上浮倒角，因未能在現(xiàn)場(chǎng)直接觀察，效果如何，尚不清楚，但據(jù)在與其他同事交談中在某個(gè)會(huì)議提出的爐底或采用搗打料與微孔碳磚的復(fù)合砌法值得分析。（后述爐底損壞部分內(nèi)容有相關(guān)分析）4.1.3.2鎂碳磚使用情況分析鎂碳磚是是一種使用98#電熔鎂砂石墨粉+3%焦油及樹脂做粘接劑制作而成的耐材。表九中的鎂碳磚是我們根據(jù)某耐火材料生產(chǎn)廠提供的六個(gè)D2MT18-8 6種型號(hào)鎂碳磚成分，物理數(shù)據(jù)編縮而成的兩種成分范圍，其提供的物理數(shù)據(jù)沒有表中所需求的數(shù)據(jù)故做省略。從成分?jǐn)?shù)據(jù)可以看出：Mgo在7280%，C在818%范

48、圍波動(dòng)，雖然表中未能列出所需的物理指標(biāo)數(shù)據(jù)，但從碳磚，鎂磚二者的理化指標(biāo)可以推測(cè)出，隨著鎂碳磚成分中C的提高，其耐急冷急熱性，荷垂軟化溫度升高，熱膨脹系數(shù)降低，應(yīng)有利于爐垟對(duì)爐渣的沖刷侵蝕和防止停開爐過程磚縫滲鐵。但從抗氧化侵蝕角度會(huì)增加鎂碳磚中的C對(duì)爐渣Feo、Cv2O3進(jìn)行還原，影響其在爐垟?shù)氖褂眯Ч?，為提高提高爐襯的使用壽命，一些廠家認(rèn)為將鎂碳磚做爐垟，爐底內(nèi)襯選用鎂碳磚砌筑，其外襯選用鎂鉻磚砌筑。根據(jù)我們了解到一些廠家的情況，在鎳鐵礦熱電爐使用鎂碳磚砌筑爐襯，效果卻不盡人意。表8中的江蘇E廠30000KVA鎳鐵礦熱電爐，使用焦油鎂磚砌筑垟，從開爐至出現(xiàn)爐殼發(fā)紅，僅12天時(shí)間，只能停爐調(diào)

49、換爐襯，焦油鎂磚可能屬鎂碳磚一類耐材。但使用性能完全不同，據(jù)了解焦油鎂磚屬高溫軟化再燒結(jié)一類性能耐材。出現(xiàn)上述事故，可能是設(shè)計(jì)或使用人員對(duì)耐材誤解或錯(cuò)購(gòu)所造成。在鎳鐵發(fā)展初期，山西第B廠以5t電弧爐進(jìn)行鎳鐵 性冶煉，采用380mm鎂碳磚砌筑爐底和爐垟，投料出鐵4至5爐，爐底出現(xiàn)鎂碳磚上浮，爐底發(fā)紅，挖爐過程，爐垟渣線區(qū)域亦出現(xiàn)嚴(yán)重侵蝕，當(dāng)然這不但與選用鎂碳磚有關(guān)，與電爐爐膛直徑大小有關(guān)。 而北方A廠40500KVA鎳鐵礦熱電爐使用鎂碳磚砌筑爐襯造成爐底耐材上浮，我們將在后述內(nèi)容詳細(xì)分析。4.1.3.3 鎂磚使用情況分析鎂磚是目前國(guó)內(nèi)鎳鐵生產(chǎn)企業(yè)礦熱電爐砌筑爐垟，使用較多的耐火材料，使用型號(hào)從9

50、0#到97#范圍。而且選用型號(hào)較高鎂磚的廠家較多。但使用效果是不同廠家使用的工藝操作方式不同而不同。從表9的鎂磚化學(xué)成分、物理數(shù)據(jù)可以看出：不同型號(hào)鎂磚Cao含量有所不同，其荷重融化溫度僅在14701700 范圍，低于國(guó)內(nèi)冶煉含Ni較低鎳鐵時(shí)的爐渣溫控范圍，而且鎳鐵爐渣屬偏酸性渣。因而只要爐渣與爐垟相接觸，其沖刷侵蝕在所難免，而且鎂磚屬急冷急熱能差的耐材。直接用于出鐵口砌筑，易產(chǎn)生磚塊剝落，磚縫滲鐵現(xiàn)象發(fā)生。表8江蘇E廠30000KVA鎳鐵礦熱電爐，爐殼直徑17500mm,渣、鐵口落差700mm,爐垟使用92#鎂磚砌筑，其爐垟使用壽命僅為七個(gè)多月。 福建C廠33000KVA鎳鐵礦熱電爐，爐殼直

51、徑17000mm,渣鐵口落差700mm,用鎂磚砌筑爐垟。（用材型號(hào)不詳）其爐垟使用壽命亦為6個(gè)月左右。渣層處出現(xiàn)9001000mm 環(huán)形侵蝕。而值得關(guān)注的是：江蘇F廠25500KVA鎳鐵礦熱電爐爐殼直徑16500 mm.渣、鐵口落差350mm，渣、鐵口區(qū)域爐垟，用型號(hào)較高鎂磚砌筑。但其爐垟使用壽命僅為4個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)觀察分析認(rèn)為：與出鐵口位置設(shè)計(jì)有一定關(guān)系，該電爐=出鐵口最角夾角僅30度，而爐渣對(duì)爐垟?shù)淖饔米蠲黠@的區(qū)域在出鐵口兩側(cè)和上部成喇叭型侵蝕，二出鐵口之間夾角越小，二個(gè)出鐵口的喇叭型侵蝕更易連成一片，使?fàn)t垟砌磚連片下落。由于該廠出鐵口采用銅冷水套，而使得兩出鐵口之間爐殼大面積發(fā)紅。該電爐爐垟

52、使用壽命僅四個(gè)月。可能與該原因有一定關(guān)系。而其他區(qū)域的爐渣與爐垟接觸處，也已產(chǎn)生500600mm環(huán)形侵蝕。從表9數(shù)據(jù)可以看出：純度越高的鎂磚，其雜質(zhì)含量越低。特別是Cao含量。荷垂軟化溫度也相應(yīng)升高。因而，爐渣與爐垟接觸過程。爐垟鎂磚的自熔性和爐渣沖刷侵蝕作用也越低。應(yīng)相應(yīng)能提高爐垟使用壽命。因缺少使用廠家的實(shí)際使用數(shù)據(jù)故未能做相應(yīng)分析。4.1.3.4 鎂鉻磚使用情況分析鎂鉻磚也是鎳鐵生產(chǎn)廠家砌筑礦熱電爐爐垟選用耐材之一，主要用于渣線以下爐垟段。表9中的鎂鉻磚成分及相關(guān)物理指標(biāo)數(shù)據(jù)，是我們根據(jù)某耐火材料廠提供的：直接結(jié)合鎂鉻磚（6種型號(hào)） ，半再結(jié)合鎂鉻磚（6種型號(hào)），再結(jié)合鎂鉻磚（3種型號(hào)）

53、，三種類型鎂鉻磚縮編而成的相關(guān)數(shù)據(jù)，以其成分?jǐn)?shù)據(jù)最大的特點(diǎn)是CVO3含量高至1226%。從其物理數(shù)據(jù)可以看出：其荷垂軟化溫度、熱穩(wěn)定性，高溫導(dǎo)熱系數(shù)，抗酸性能力，均優(yōu)于鎂磚，應(yīng)該說使用鎂鉻磚砌筑爐垟。更有利于抗?fàn)t渣沖刷侵蝕。表8中東北A廠30000KVA礦熱電爐、爐殼直徑15 000 mm。渣、鐵口落差500mm，砌筑時(shí)選用鎂鉻磚砌筑殘?jiān)鼌^(qū)域以下爐垟。爐垟使用壽命約為兩年，事故發(fā)生在二渣口中間爐垟被侵蝕，爐殼發(fā)紅，停爐重砌。（注：二渣口夾角為120度）與江蘇E廠相比，在電爐功率相當(dāng)，爐膛直徑偏小情況下，爐垟使用壽命反而更長(zhǎng)。（當(dāng)然不排除渣、鐵口落差，料面形狀控制的因素）。值得關(guān)注的是：鎂鉻磚含

54、量Cv2o3 從1226%.Cv2o3 含量最高的鎂鉻磚，幾乎相當(dāng)于低品位高M(jìn)go鉻礦。國(guó)內(nèi)一些鎳鐵生產(chǎn)廠家，使用鎂鉻磚砌筑礦熱電爐爐垟和出鐵口，其效果并不理想。云南A廠其鎳鐵礦熱電爐，爐底僅用碳磚砌瓶，爐詳僅用鎂鉻磚砌筑，爐底碳磚表面有50WVW鎂鉻質(zhì)打結(jié)抖層，投產(chǎn)約2個(gè)月。鐵口內(nèi)壁左右約2M區(qū)域爐詳侵蝕嚴(yán)重.并發(fā)生爐殼燒穿事故停爐。我們分析認(rèn)為：國(guó)內(nèi)鎳鐵生產(chǎn)廠家。多數(shù)采用充分還原操作，加之礦源不穩(wěn).其產(chǎn)品含SI會(huì)在1-6%范圍波動(dòng)，鎳鐵中的SI會(huì)對(duì)鎂鉻磚中的C2O3按下式推行還原反應(yīng)。2CVO3+3SI4C+3SiO2而且設(shè)還原反應(yīng)為放熱反應(yīng).還原反應(yīng)生成的SIO2與鎂鉻磚中的MGO按下式

55、反應(yīng)生成MGO·SIO2爐渣.而對(duì)爐詳發(fā)生雙重侵蝕。這種情況在次電硅熱法生產(chǎn)微碳鉻鐵的鐵合金生廠中有體會(huì).國(guó)內(nèi)某鐵合金廠、在上述工藝生產(chǎn)微碳鉻鐵電爐中.將原用鎂磚砌筑的爐襯.改用鎂鉻磚砌筑.求爐襯僅用穩(wěn)定但適得其反.加入爐內(nèi)的硅鉻還原劑.對(duì)爐底鎂鉻磚中的C2O3進(jìn)行幾句反應(yīng).僅其爐令大大縮短。當(dāng)然.這種雙重僅鉻的程度與選用C2O3含量不同的鎂鉻磚有關(guān)。4.1.3.5 爐詳砌筑過程幾種需要注意的砌法從純冶煉角度分析.影響鎳鐵礦熱電爐爐襯壽命的主要因素，在于爐渣對(duì)爐詳?shù)那治g和鐵水的滲透。鎳鐵礦熱電爐爐襯的砌筑多由設(shè)計(jì)單位對(duì)爐襯進(jìn)行設(shè)計(jì)施工單位進(jìn)行砌筑.或由耐材生產(chǎn)單位承色設(shè)計(jì)砌筑.并以施多年.不同單位.僅用不同材質(zhì).設(shè)計(jì)不同的爐襯砌筑方案，不