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《防治k、na、zn元素侵蝕高爐爐缸炭磚的隔熱夾層型爐缸內襯-何汝生》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2014年全國煉鐵生產技術會議暨煉鐵學術年會防治K、Na、Zn元素侵蝕高爐爐缸炭磚的隔熱夾層型爐缸內襯徐瑞圖張建來何汝生曹永國（北京瑞爾非金屬材料有限公司北京100086）摘要：以氣態(tài)形式存在于高爐爐缸中的K、Na、Zn元素，對爐缸炭磚有強烈的破壞作用，明顯影響高爐壽命。隔熱夾層型爐缸內襯通過增加炭磚、陶瓷杯的界面熱阻，使爐缸炭磚的熱面溫度遠離K、Na、Zn的沸點溫度，降低了爐缸炭磚的溫差應力，抑制了K、Na、Zn元素對炭磚的接觸和滲透破壞，降低了陶瓷杯的溫差應力，延長了高爐爐缸炭磚、陶瓷杯的使用壽命。關鍵詞：高
2、爐堿金屬鋅陶瓷杯炭磚侵蝕1.前言原燃料帶入高爐的K、Na和Zn有害于高爐冶煉過程，明顯危害高爐內襯的使用壽命，幾乎所有的煉鐵廠均根據(jù)自身情況確定了K、Na和Zn的入爐負荷標準。高爐煉鐵工藝設計規(guī)范明確提出入爐原料和燃料應控制有害雜質量，其中：K2O+Na2O的控制值宜≤3.0kg/t、Zn的控制值宜≤0.15kg/t[1]。然而，隨著優(yōu)質原燃料資源的逐漸減少、除塵灰泥的再處理入爐利用等，常見高爐冶煉生產中的實際K2O、Na2O和Zn負荷遠超上述指標，有的高爐的堿金屬、鋅的實際負荷甚至成倍于上述指標。毋容置疑，這種
3、情況已經(jīng)影響到我國高爐壽命實績。能夠預計，高爐煉鐵工藝不可避免地將面對越來越高的堿、鋅負荷，它們對高爐壽命的影響將更加明顯。過去，對堿金屬、鋅對高爐內襯的影響研究、防治措施主要集中在影響機理、降低入爐量、爐渣排堿等方面，鮮見關于爐缸內襯結構形式對堿金屬、Zn侵蝕爐缸炭磚影響的研究。降低堿金屬、鋅化合物的入爐量能從源頭上降低它們對爐缸炭磚的侵蝕，但在優(yōu)質原燃料逐漸減少的資源壓力下，始終將它們控制在前述指標下是困難的，堿金屬、鋅化合物的入爐量必然不斷上升。高爐冶煉生產中，可采用較低的爐渣堿度甚至酸性渣，較低的鐵水溫度
4、、甚至較高的生鐵含S、加大渣量等操作手段通過爐渣排堿，減輕堿害。但是，爐渣排堿只能間斷進行，資源壓力下排堿和脫硫的矛盾會日益尖銳，堿金屬在爐內的富集和對冶煉過程及高爐壽命的影響程度會進一步趨于嚴重?？梢?，從爐缸內襯結構方面研究K、Na、鋅對爐缸炭磚的侵蝕影響、開發(fā)對K、Na、鋅侵蝕具有防治效果的爐缸內襯結構，可豐富高爐堿害、鋅害的防治技術，降低它們對高爐壽命的影響。-6-1.堿金屬、鋅對爐缸磚襯的侵蝕機理原燃料帶入的K2O、Na2O、K2CO3、Na2CO3在進入爐缸之前即被CO還原為K、Na，它們的沸點分別為7
5、58℃和883℃，因而還原產物為鉀蒸氣和鈉蒸氣，鉀蒸氣、鈉蒸氣的一部分隨煤氣流上升，一部分進入爐缸。在高溫、高壓的爐缸環(huán)境下，較難還原的堿金屬硅酸鹽也會被C直接還原為鉀蒸氣和鈉蒸氣。由鐵礦石帶入高爐的鐵酸鹽（ZnO·Fe2O3）、硫酸鹽（ZnSO4）、硅酸鹽（2ZnO·SiO2），在高爐下部的高溫區(qū)被C還原為Zn，其沸點為907℃，還原產物均為氣態(tài)鋅。鐵礦石帶入高爐的硫化鋅（ZnS）也將先轉化為復雜的氧化物，然后在大于1000℃的高溫區(qū)域被CO還原為氣態(tài)鋅[2]。一部分氣態(tài)鋅隨煤氣流上升，一部分氣態(tài)鋅進入爐缸。爐
6、缸內的上述堿蒸氣、鋅蒸氣接觸到爐缸炭磚時，在壓差作用下不斷地滲透入炭磚內部，并在沸點對應的溫度區(qū)間內凝結、富集。富集的堿金屬與碳反應生成的層狀化合物使炭磚出現(xiàn)體積膨脹、組織疏松、強度下降等。另外，堿金屬對C+CO2=2CO反應具有明顯的催化作用，這也會加速炭磚的化學侵蝕。鋅在爐缸炭磚中沉積，易產生“鼠洞”狀侵蝕，甚至導致爐缸燒穿事故[3]。在鋅沉積最多的地方也往往產生大量的煙碳沉積，煙碳沉積也有明顯的體積膨脹[4]。文獻[5]報道了爐缸側壁不同部位炭磚的侵蝕機理不同，其中與堿金屬、Zn有關的主要有：①第一層炭磚侵
7、蝕，K在碳素熔損反應中起催化作用，并且生成白榴石，磚體膨脹。②上部炭磚主要以K滲透到磚內為主。③風口炭磚的侵蝕，在炭磚表面以Zn為主，在炭磚內部，是以K滲透的形式侵蝕，K在炭磚內部滲透，使炭磚變脆，并且Zn有結晶生長。④鐵口炭磚含有K、Zn和Pb元素，K元素含量較多。有些元素在爐缸側壁不同位置的炭磚侵蝕過程中所起的作用會發(fā)生變化，如：元素K對炭磚的改性及反應始終起催化作用；元素Zn在某些部位出現(xiàn)塊狀結晶，在風口炭磚是平鋪在炭磚表層。文獻[6]認為，鉀蒸氣不是侵蝕爐缸炭磚的直接原因，液態(tài)堿金屬是侵蝕爐缸炭磚的直接原
8、因；鉀蒸氣通過炭磚的微裂紋流動和擴散，在低于沸點后的一段溫度區(qū)間內不斷液化富集，與炭磚的灰分反應，造成灰分體積膨脹，加劇微裂紋擴展形成為有利于鉀蒸氣的流動和擴散以及液態(tài)鉀富集的裂紋；液態(tài)鉀與串入爐缸的CO在炭磚裂紋處不斷地反應，形成的石墨不斷地擠壓炭磚，促使裂紋不斷擴展而形成環(huán)裂。堿金屬、Zn以氣態(tài)存在于爐缸中為業(yè)界共識。上述關于堿金屬、Zn對爐缸炭磚的侵蝕機理雖有不同，
