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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》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2014年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵學術(shù)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(nèi)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(nèi)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(yīng)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(yīng)力，延長了高爐爐缸炭磚、陶瓷杯的使用壽命
2、。關(guān)鍵詞：高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(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的入爐負荷標準。高爐煉鐵工藝設(shè)計規(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，常見高爐冶煉生產(chǎn)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
3、上述指標。毋容置疑，這種情況已經(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(nèi)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(guān)于爐缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)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(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
4、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(nèi)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?？梢姡瑥臓t缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)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(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
5、缸之前即被CO還原為K、Na，它們的沸點分別為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(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)
6、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。爐缸內(nèi)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(nèi)部，并在沸點對應(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)體積膨脹、組織疏松、強度下降等。另外，堿金屬對C+CO2=2CO反應(yīng)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(chǎn)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(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[5]報道了爐缸側(cè)壁不
7、同部位炭磚的侵蝕機理不同，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，使炭磚變脆，并且Zn有結(jié)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(cè)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(yīng)始終起催化作用；元素Zn在某些部位出現(xiàn)塊狀結(jié)晶，在風口炭磚是平鋪在炭磚表層
8、。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(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(yīng)，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(guān)于堿金屬、Zn對爐缸炭磚的侵蝕機理雖有不同，
