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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(nèi)襯-何汝生》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、2014年全國(guó)煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議暨煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)防治K、Na、Zn元素侵蝕高爐爐缸炭磚的隔熱夾層型爐缸內(nèi)襯徐瑞圖張建來(lái)何汝生曹永國(guó)（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(duì)爐缸炭磚有強(qiáng)烈的破壞作用，明顯影響高爐壽命。隔熱夾層型爐缸內(nèi)襯通過(guò)增加炭磚、陶瓷杯的界面熱阻，使?fàn)t缸炭磚的熱面溫度遠(yuǎn)離K、Na、Zn的沸點(diǎn)溫度，降低了爐缸炭磚的溫差應(yīng)力，抑制了K、Na、Zn元素對(duì)炭磚的接觸和滲透破壞，降低了陶瓷杯的溫差應(yīng)力，延長(zhǎng)了高爐爐缸炭磚、陶瓷杯的使用壽命。關(guān)鍵詞：高爐堿金屬鋅陶瓷杯炭磚侵蝕1.前言
2、原燃料帶入高爐的K、Na和Zn有害于高爐冶煉過(guò)程，明顯危害高爐內(nèi)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(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范明確提出入爐原料和燃料應(yīng)控制有害雜質(zhì)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(zhì)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(jiàn)高爐冶煉生產(chǎn)中的實(shí)際K2O、Na2O和Zn負(fù)荷遠(yuǎn)超上述指標(biāo)，有的高爐的堿金屬、鋅的實(shí)際負(fù)荷甚至成倍于上述指標(biāo)。毋容置疑，這種情況已經(jīng)影響到我國(guó)高爐壽命實(shí)績(jī)。能夠預(yù)計(jì)，高爐煉鐵工藝不可避免地
3、將面對(duì)越來(lái)越高的堿、鋅負(fù)荷，它們對(duì)高爐壽命的影響將更加明顯。過(guò)去，對(duì)堿金屬、鋅對(duì)高爐內(nèi)襯的影響研究、防治措施主要集中在影響機(jī)理、降低入爐量、爐渣排堿等方面，鮮見(jiàn)關(guān)于爐缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式對(duì)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(duì)爐缸炭磚的侵蝕，但在優(yōu)質(zhì)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(biāo)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(chǎn)中，可采用較低的爐渣堿度甚至酸性渣，較低的鐵水溫度、甚至較高的生鐵含S、加大渣量等操作手段通過(guò)爐渣排堿，減輕堿害。但是，爐渣排堿只能間斷進(jìn)行，資源
4、壓力下排堿和脫硫的矛盾會(huì)日益尖銳，堿金屬在爐內(nèi)的富集和對(duì)冶煉過(guò)程及高爐壽命的影響程度會(huì)進(jìn)一步趨于嚴(yán)重。可見(jiàn)，從爐缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)方面研究K、Na、鋅對(duì)爐缸炭磚的侵蝕影響、開(kāi)發(fā)對(duì)K、Na、鋅侵蝕具有防治效果的爐缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，可豐富高爐堿害、鋅害的防治技術(shù)，降低它們對(duì)高爐壽命的影響。-6-1.堿金屬、鋅對(duì)爐缸磚襯的侵蝕機(jī)理原燃料帶入的K2O、Na2O、K2CO3、Na2CO3在進(jìn)入爐缸之前即被CO還原為K、Na，它們的沸點(diǎn)分別為758℃和883℃，因而還原產(chǎn)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(jìn)入爐缸。在高溫、高壓的爐缸環(huán)境下，較
5、難還原的堿金屬硅酸鹽也會(huì)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(diǎn)為907℃，還原產(chǎn)物均為氣態(tài)鋅。鐵礦石帶入高爐的硫化鋅（ZnS）也將先轉(zhuǎn)化為復(fù)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(jìn)入爐缸。爐缸內(nèi)的上述堿蒸氣、鋅蒸氣接觸到爐缸炭磚時(shí)，在壓差作用下不斷地滲透入炭磚內(nèi)部，并在沸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間內(nèi)凝結(jié)、富集。富集的堿金屬與碳反應(yīng)生成的層狀化合物使炭磚出現(xiàn)體
6、積膨脹、組織疏松、強(qiáng)度下降等。另外，堿金屬對(duì)C+CO2=2CO反應(yīng)具有明顯的催化作用，這也會(huì)加速炭磚的化學(xué)侵蝕。鋅在爐缸炭磚中沉積，易產(chǎn)生“鼠洞”狀侵蝕，甚至導(dǎo)致?tīng)t缸燒穿事故[3]。在鋅沉積最多的地方也往往產(chǎn)生大量的煙碳沉積，煙碳沉積也有明顯的體積膨脹[4]。文獻(xiàn)[5]報(bào)道了爐缸側(cè)壁不同部位炭磚的侵蝕機(jī)理不同，其中與堿金屬、Zn有關(guān)的主要有：①第一層炭磚侵蝕，K在碳素熔損反應(yīng)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(nèi)為主。③風(fēng)口炭磚的侵蝕，在炭磚表面以Zn為主，在炭磚內(nèi)部，是以K滲透的形式侵蝕，K在炭磚內(nèi)部滲透，使炭磚
7、變脆，并且Zn有結(jié)晶生長(zhǎng)。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(cè)壁不同位置的炭磚侵蝕過(guò)程中所起的作用會(huì)發(fā)生變化，如：元素K對(duì)炭磚的改性及反應(yīng)始終起催化作用；元素Zn在某些部位出現(xiàn)塊狀結(jié)晶，在風(fēng)口炭磚是平鋪在炭磚表層。文獻(xiàn)[6]認(rèn)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因；鉀蒸氣通過(guò)炭磚的微裂紋流動(dòng)和擴(kuò)散，在低于沸點(diǎn)后的一段溫度區(qū)間內(nèi)不斷液化富集，與炭磚的灰分反應(yīng)，造成灰分體積膨脹，加劇微裂紋擴(kuò)展形成為有利于鉀蒸氣的流動(dòng)和擴(kuò)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
8、應(yīng)，形成的石墨不斷地?cái)D壓炭磚，促使裂紋不斷擴(kuò)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(shí)。上述關(guān)于堿金屬、Zn對(duì)爐缸炭磚的侵蝕機(jī)理雖有不同，
