銅冶煉爐用后的鎂鉻磚顯微結構分析

赫亮亮王麗娜遼寧省產品質量監督檢驗院（110032）

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銅冶煉爐用后的鎂鉻磚顯微結構分析

赫亮亮王麗娜
遼寧省產品質量監督檢驗院（110032）

摘要:這里對銅冶煉爐用后的再結合鎂鉻磚進行顯微結構分析。探討了用后再結合鎂鉻磚的侵蝕機理：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。

關鍵詞:鎂鉻磚；侵蝕；顯微結構

下面從顯微結構上分析再結合鎂鉻磚的侵蝕機理。該磚的侵蝕機理主要是FeO-SiO2系熔液的溶解和滲透過程[1]。銅及其氧化物，即使滲入到磚的較深部位也不與耐火材料組分發生化學反應，只是填充于縫隙中。圖1為殘磚端面放大50倍的顯微結構圖片，從圖片中可以看出反應層很薄，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構圖，主要沿基質中氣孔或孔隙滲入，滲入深度較深，但磚體整體結構完好，顆粒邊界清晰，證明銅及其氧化物與耐火材料反應程度不高。但是大量的銅及其氧化物的滲透改變了原磚的結構狀態，溫度波動時發生結構剝落，使耐火材料大面積損壞。

圖1殘磚端面顯微結構圖

圖2滲透帶顯微結構圖

銅滲透帶結束以后,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，與方鎂石反應生成大量硫酸鎂[2]。圖3為粒狀的硫酸鎂。在形成過程中會帶來400%的體積膨脹，如此大的體積膨脹將導致鎂鉻耐火材料的開裂和氣孔孔徑的增大，為爐渣、銅锍等轉爐介質的進一步滲透提供了渠道。當磚溫度升高時，MgSO4又分解形成細顆粒的MgO，破壞了磚體的致密結構。

圖3　硫酸鎂顯微結構圖

通過對銅冶煉爐用后再結合鎂鉻磚的顯微結構分析，得出如下結論:

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，提高基質的結合程度,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:

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

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

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

有色重金屬火法冶煉特點: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，因此冶煉中產生的氣體和遇到的熔體都與鋼鐵工業有很大差異。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遇到的熔體低得多，而其流動性卻很好，極易滲入耐火材料內；熔渣為FeO-SiO2渣系，且渣量大，因此渣的侵蝕也就嚴重。