反射爐用耐火材料

1、反射爐用耐火材料第1頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二目 錄 一、反射爐構(gòu)造 二、反射爐工作原理三、爐體各部位用耐火材料四、反射爐的砌筑要求、烘烤制度五、熔銅反射爐用耐材的發(fā)展趨向第2頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二什么是反射爐 反射爐是以粉煤或重油燃燒的高溫?zé)煔鈱t內(nèi)物料進(jìn)行加熱或完成氧化、還原等熔煉作業(yè)過程的一種傳統(tǒng)設(shè)備第3頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二小型爐子容量1050t，爐膛寬23m，長(zhǎng)35m，長(zhǎng)寬比為1.53，熔池深0.40.6m。燒碎煤或塊煤時(shí)，在爐子頭部設(shè)有燃燒室（或稱火倉）。燃燒室與熔池之間砌有翻火

2、墻，翻火墻高于熔池液面200300mm。大型精煉反射爐容量100400t。長(zhǎng)1015m，寬35m。大型反射爐不設(shè)燃燒室，直接以噴咀燃燒粉煤，重油或天然氣。目前反射爐的爐型第4頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二一、反射爐 的基本構(gòu)造 反 射爐是一個(gè)水平的長(zhǎng)方形爐體由：爐基、爐底、爐墻、爐頂和金屬構(gòu)架組成。 第5頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二一、反射爐的基本構(gòu)造第6頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二二、反射爐工作原理 用一段法處理雜銅熔煉時(shí)，一般都在固定反射爐中進(jìn)行，所以實(shí)際上，在反射爐進(jìn)行的既是熔煉也是精煉。并且與礦銅的

3、火法精煉原理相同，不過，由于粗銅雜質(zhì)含量高，所以在操作上有其獨(dú)特特點(diǎn)，雜銅在反射爐中處理時(shí)，整個(gè)精煉過程包括熔化、氧化、還原、除渣、澆鑄等作業(yè)。 整個(gè)作業(yè)的核心是氧化和還原。關(guān)于氧化與還原在整個(gè)熔煉過程中的關(guān)鍵點(diǎn)就是迅速、徹底地除去銅液中的雜質(zhì)，應(yīng)力求強(qiáng)化氧化過程，使 Cu2O 在銅液中的濃度達(dá)到飽和狀態(tài)。 雜質(zhì)主要有：鐵、鎳、鋅、鉛、錫、砷（As)、銻（Sb）等。第7頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二三、反射爐對(duì)耐火材料的要求 在了解反射爐使用耐火材料之前，首先要了解反射爐用耐火材料的損毀機(jī)理，也是關(guān)系到反射爐爐齡的一個(gè)重要指標(biāo)。銅熔煉爐爐襯在使用過程中遭受應(yīng)力的作用

4、，為此損毀的因素主要從以下幾點(diǎn)來體現(xiàn)： 1.化學(xué)因素： 1）熔體滲透所引起的侵蝕，主要來自爐渣，也 有來自廢銅內(nèi)的雜質(zhì)； 2）銅中SO2氣體擴(kuò)散所引起的侵蝕； 3）氧壓變化或低氧分壓引起的氧化還原作用； 4）特殊情形，例如在使用生精礦或重砌爐襯的爐 第8頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二子開始加熱時(shí)的水化作用。第9頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二2熱學(xué)因素：1）由爐子加熱以及冶煉時(shí)放熱反應(yīng)所決定的溫度值；2)由裝料或爐子作業(yè)不正常引起嚴(yán)重的間斷式熱震；3）熔池中銅滲透。第10頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二3機(jī)械因素1

5、)爐內(nèi)物料（如金屬、廢銅、渣、爐料、充滿塵埃的廢氣等）運(yùn)動(dòng)引起的磨損以及冶煉的某些階段、吹煉、還原引起的磨損；2）裝料所引起的沖擊應(yīng)力；3）爐襯砌筑不當(dāng)引起的應(yīng)力。 又因?yàn)榉瓷錉t是一種室式火焰爐，爐內(nèi)的傳熱不僅靠火焰的反射，更主要的是借助爐頂，爐壁和熾熱氣體的輻射傳熱，爐溫最高可達(dá)1800.熔池溫度在1350 .所以由以上的損毀機(jī)理要求反射爐用耐火材料具有抗侵蝕性能、抗熱震性能及較高的耐壓強(qiáng)度。第11頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二三、反射爐各部位用耐火材料爐頂：爐頂砌筑目前分為拱頂和吊掛頂兩種形式。吊掛頂又分為簡(jiǎn)易型吊掛爐頂、壓梁式止推吊掛爐頂、立桿式止推吊掛爐頂。

6、 爐頂厚度：一般在230mm380mm；筋磚厚度為380mm-460mm.拱頂砌筑采用的是硅磚。吊掛頂采用的是鎂鋁磚，但是在國外有采用直接結(jié)合鎂鉻磚和磷酸鹽結(jié)合鎂鉻磚 。第12頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二拱頂：采用硅磚砌筑優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、鋼材用量少、施工方便周期短。缺點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差，拱頂停爐時(shí)需要經(jīng)常 注意調(diào)節(jié)拉桿的松緊度，勞動(dòng)強(qiáng)度較大； 2.爐頂壽命較短，一般使用壽命3個(gè)月左右； 3.熱修爐頂時(shí)勞動(dòng)條件較差。應(yīng)用范圍：一般適用于路寬小于5m的反射爐。第13頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二吊掛頂：采用鎂鋁磚、高鋁磚砌筑。優(yōu)點(diǎn)：吊

7、掛頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是能降低爐頂拱高，有利于強(qiáng)化爐氣對(duì)爐料的傳熱，可減輕爐對(duì)頂爐墻的壓力，使?fàn)t頂砌筑簡(jiǎn)化，不會(huì)發(fā)生爐頂大面積塌落，有利于延長(zhǎng)爐壽 。缺點(diǎn)：1.造價(jià)較高，鋼材用量的大； 3.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)整操作不變，勞動(dòng)強(qiáng)度大，清掃爐頂 不方便。應(yīng)用范圍：一般適用于大型銅熔煉反射爐第14頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二簡(jiǎn)易型吊頂結(jié)構(gòu)示意圖第15頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二 1-立柱；2-爐墻；3-爐頂加料孔；4-壓梁；5-吊（壓）桿；6-止推螺帽；7-吊掛螺帽；8-吊頂支撐大梁；9-筋磚大掛環(huán)及插銷；10-輕軌；11-輕軌夾緊螺桿；12-筋磚小吊環(huán)

8、及插銷；13-爐頂磚插銷；14-爐頂縱向膨脹縫壓梁式止推吊掛爐頂結(jié)構(gòu)示意圖第16頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二立桿式止推吊掛爐頂結(jié)構(gòu)示意圖第17頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二爐墻：熔煉反射爐的內(nèi)墻多采用鎂磚、鎂鋁磚。有些重要部位如銅熔煉反射爐燒嘴及扒渣口，為了延長(zhǎng)使用壽命均采用鉻鎂磚砌筑。保溫層一般采用粘土磚砌筑。 銅熔煉反射爐爐墻砌筑方法：熔池上部的厚度一般為460690mm。為了延長(zhǎng)爐墻使用壽命，熔池下部逐漸采取錯(cuò)臺(tái)加厚的方式，最厚處可達(dá)9001290mm，端墻下部厚度可達(dá)10001400mm。 對(duì)于周期性作業(yè)的爐子因爐溫波動(dòng)比較大，

9、為增加爐墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，往往砌成弧形，避免爐墻向爐膛內(nèi)倒塌。第18頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二爐墻構(gòu)造示意圖第19頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二爐底：連續(xù)作業(yè)銅熔煉反射爐爐底直接砌筑在耐熱混凝土的基礎(chǔ)上?；A(chǔ)要求耐溫850以上。爐底為燒結(jié)整體爐底，燒結(jié)爐底一般由各層組成（由上而下），其總厚度一般為11001400mm。 石棉板和石英砂（約50mm）+保溫磚層（厚115mm)+粘土磚層（厚345460mm）+鎂鋁磚層（380mm）+燒結(jié)層（厚200500mm）。 注意：燒結(jié)層材質(zhì)，根據(jù)爐渣成分不同可以分別采第20頁，共32頁，2022年，

10、5月20日，18點(diǎn)16分，星期二 用石英石和鎂鐵質(zhì)兩種。但是目前由于石英石爐底容易被侵蝕、均不在采用石英石，所以市場(chǎng)采用較多的就是鎂鐵燒結(jié)層，鎂鐵燒結(jié)層是有冶金鎂砂、氧化鐵粉和鹵水搗筑后燒結(jié)而成，它的特點(diǎn)就是，致密堅(jiān)實(shí)，不易滲漏，使用壽命長(zhǎng)（大于10年）。鎂鐵燒結(jié)爐底原料條件表：原料名稱要求化學(xué)成分/%粒度/mm備注冶金鎂砂Mgo Cao SiO2 H2O78 3.5 5 0.5粗砂 36中砂 13細(xì)砂 01使用前應(yīng)在120150 的溫度下烘干氧化鐵粉FeO+Fe2O3 Fe3O4 SiO2 95 越少越好 4 0.140.104熔點(diǎn)要求低于1400 ；120150 的溫度下烘干鹵水密度控制在

11、1.31.4kg之間第21頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二第22頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二扒渣口：爐墻的另一側(cè)或另一端開有扒渣口，扒渣口尺寸為 400 400mm ，扒渣口以下的爐墻圍成的空間為熔池。材質(zhì)與爐墻材質(zhì)一樣。放銅口：熔池的側(cè)墻或端墻上設(shè)放銅口，放銅口為內(nèi)外兩層，內(nèi)層是個(gè)方洞，尺寸約 150 150mm ，深為 360-400mm ，外層是個(gè)圓孔，直接約 25 30mm ，深 200mm ，銅放出口的外層為可拆卸式的，以便修理，整個(gè)放銅口可用鎂鉻磚或鎂鉻磚砌筑。第23頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二

12、一、砌筑要求1.爐底和熔池的砌筑1）爐底反拱磚縫應(yīng)小于11.5mm。2）渣線以下爐墻磚縫小于11.5mm，渣線以上爐墻磚縫一般不大于1.52.5mm。3）熔池內(nèi)所有孔洞（如渣口、金屬放出口等）應(yīng)按一類砌體進(jìn)行濕砌。4）熔池反拱的橫向膨脹縫，一般按照膨脹量留在反拱的兩側(cè)。根據(jù)膨脹的實(shí)際情況，膨脹縫的形狀宜上寬下窄。反拱縱向膨脹縫可以集中留在兩端，對(duì)長(zhǎng)度較大的爐子可分散留設(shè)（最上層反拱每三塊磚留一道，即每隔115mm*3=345mm設(shè)一膨脹縫，第二層反拱可以每四塊留一道，縫寬度按磚種確定，縫內(nèi)填塞紙板）。四、反射爐的砌筑要求、烘烤制度第24頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二

13、5）熔池砌體除平縫外，不應(yīng)出現(xiàn)其他通縫。6）爐底在砌鎂磚之前，應(yīng)先將填料層（毛爐底）烘干。7）鎂磚反拱一般采用干砌，砌完后用細(xì)鎂粉掃灌磚縫，或者用桐油調(diào)細(xì)鎂粉掃灌，務(wù)求將磚縫填滿。2.爐頂?shù)钠鲋?)爐頂一般采用濕砌，要求磚縫厚度在2mm以下。當(dāng)采用)干砌時(shí)（多用于吊頂）爐頂所有預(yù)留孔洞（如加料孔、儀表孔和測(cè)銅锍孔等）的四周磚砌體均應(yīng)采用濕砌。2)冶金爐爐頂砌筑一般分環(huán)砌和錯(cuò)砌兩種。環(huán)砌施工較簡(jiǎn)單，維修方便，因此較小跨度和吊掛爐頂均采用環(huán)砌。但環(huán)砌拱頂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及氣密性較差，故爐子跨度較大時(shí)一般采用錯(cuò)砌。第25頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二 1).爐頂縱向膨脹縫 磚砌拱

14、頂?shù)男⌒头瓷錉t，爐頂縱向膨脹縫一般都集中留于爐子兩端以及爐頂水平拱段與斜拱段的交接處。大型反射爐爐頂縱向膨脹縫有集中預(yù)留和分散預(yù)留兩種。 集中預(yù)留是按照爐內(nèi)溫度分布情況，將爐頂分成若干段，將每段內(nèi)爐頂砌體的膨脹量集中留成一道直通式膨脹縫。高溫區(qū)拱段長(zhǎng)度通常為23mm，低溫區(qū)拱段長(zhǎng)度通常為45mm，兩拱段之間膨脹縫的寬度一般2040mm。為避免開爐時(shí)爐氣從膨脹縫處冒出來，在爐頂直通式膨脹縫上蓋一層耐火磚。 集中預(yù)留直通式縱向膨脹縫應(yīng)避開鋼結(jié)構(gòu)（立桿和立柱等）。第26頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二 集中預(yù)留直通式縱向膨脹縫的優(yōu)點(diǎn)是施工方便，但該處的脹合情況較差，影響爐頂

15、的氣密性，也是爐頂首先遭到破壞的部位之一。 分散預(yù)留即每隔12塊磚留24mm的膨脹縫（夾入紙板）。分散膨脹縫脹合情況較好，爐頂?shù)臍饷苄缘玫礁纳?，但施工較麻煩。2)爐頂橫向膨脹縫的預(yù)留 反射爐磚砌拱頂一般不留橫向膨脹縫，橫向膨脹全由松緊拉桿來調(diào)節(jié)，因此拉桿的螺紋長(zhǎng)度應(yīng)留有一定的余地，以適應(yīng)調(diào)節(jié)拉桿的需要。 采用吊掛爐頂?shù)拇笮头瓷錉t，爐頂預(yù)留“輻射狀”的膨脹縫，每?jī)蓧K磚間夾入紙板 。第27頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二 3.其他1)爐子的上拉桿與爐頂磚砌體的距離應(yīng)小于0.4mm。2)爐子的土建基礎(chǔ)面標(biāo)高應(yīng)避免出現(xiàn)正誤差。土建基礎(chǔ)的側(cè)立面要求平整，以利于安裝立柱。大型熔煉

16、反射爐吊頂橫向膨脹縫示意 圖第28頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二二、烘烤制度 1.根據(jù)爐子的大小，砌體材質(zhì)、施工方法和施工季節(jié)的不同制定烘爐制度。較小反射爐一般先用木柴烘干，當(dāng)升溫到高于600700 后可用燃料（煙煤、重油、煤粉等）烘烤。 鎂質(zhì)爐襯烘爐升溫曲線如下所示： 0200 每小時(shí)2 88小時(shí) 200700 每小時(shí) 5 96小時(shí) 700 保 溫 8小時(shí) 7001000 每小時(shí)7.5 48小時(shí) 10001450 每小時(shí)10 38小時(shí) 1450 保 溫 12小時(shí) 14501350 每小時(shí)8 12小時(shí) 13501450 每小時(shí)8 12小時(shí) 開始投料第29頁，共32頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)16分，星期二五、熔銅反射爐用耐材的