鋅揮發(fā)窯用耐火材料的損毀機理

　　隨著我國濕法煉鋅工藝的發(fā)展，鋅浸出渣的量越來越大，鋅揮發(fā)窯也逐漸大型化，強化冶煉使得窯襯的工作環(huán)境更加苛刻，加之鋅浸出渣成分波動大，使反應帶耐火內(nèi)襯的使用壽命只能達到200d左右。因此，了解大型鋅揮發(fā)窯的損毀機理是研制新型鋅揮發(fā)窯內(nèi)襯并提高該窯爐壽命的關(guān)鍵問題。

　　1.強烈的氧化、還原反應氣氛對耐火內(nèi)襯的影響

　　在鋅揮發(fā)窯內(nèi)燃料燃燒所產(chǎn)生的溫度一般在作1200~1350℃之間，在此條件下，浸出渣中的鋅、鉛、銦、銷等被一氧化碳還原進入煙氣，在煙氣中被氧化成氧化鋅等氧化物隨煙氣離開揮發(fā)窯，揮發(fā)窯內(nèi)因物料頻繁的轉(zhuǎn)動，其化學反應在料層內(nèi)及料層上空差異較大。

　　在料層：

　　化學反應式

　　在料層上空：

　　化學反應式

　　料層內(nèi)由于富含焦粉而呈強烈的還原氣氛，料層上空則因空氣補充迅速而呈強烈的氧化氣氛，隨著窯的連續(xù)轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)速0.5?1r/min)，內(nèi)襯材料交替出現(xiàn)在這兩種截然不同的氣氛中。高溫下內(nèi)襯材料中含有的Cr2O3及SiO2、Fe2O3等均在強還原氣氛中發(fā)生還原、變價反應，同時伴隨體積效應發(fā)生，強氧化性氣氛中Cr2O3有揮發(fā)現(xiàn)象，使磚的氣孔增大。因此氧化還原反應導致內(nèi)襯材料的結(jié)構(gòu)變化，產(chǎn)生剝落損壞。

　　2.鋅揮發(fā)窯運轉(zhuǎn)過程中的熱沖擊

　　受窯體轉(zhuǎn)動和操作變化的影響，即使揮發(fā)窯連續(xù)工作，內(nèi)襯材料也因周期性地被高溫物料覆蓋，經(jīng)受1150?1450?1150℃頻繁的溫度變化所產(chǎn)生周期性的拉應力和擠應力。這種頻繁持久的熱應力變化，是內(nèi)襯材料產(chǎn)生剝落損壞的另一個重要原因。

　　3.高溫熔渣的沖刷和磨損

　　由于鋅揮發(fā)窯窯徑增大，φ4.15 X58m2鋅揮發(fā)窯每天處理量達到700?800t，內(nèi)襯受入窯金屬氧化物和焦粉周期性的沖刷磨損。

　　4.酸浸出渣的侵蝕作用

　　酸浸出渣的成分列于表1。

　　表1酸浸出渣成分 %

　　酸浸出渣成分 %

　　酸浸出渣在窯內(nèi)高溫反應帶產(chǎn)生含Pb、Fe等液態(tài)熔融物質(zhì)，這對耐火材料有一定的滲透侵蝕作用，形成一層較薄的變質(zhì)層，變質(zhì)層內(nèi)礦物相的熱膨脹系數(shù)相差較大，密度和其它物理性能也各不相同，溫度波動時，會產(chǎn)生較大的應力，當應力超過制品的限強度時，變質(zhì)層以內(nèi)部分熔蝕，裂紋和掉塊，造成耐火材料出現(xiàn)結(jié)構(gòu)剝落而損毀。