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锌挥发窑用耐火材料的损毁机理及开发思路

发布日期: 2020-03-17 11:24:08    阅读量(114)    作者:

湿法炼锌工艺是我国锌生产最重要的方法,该工艺在制锌过程中,锌精矿经沸腾炉焙烧、稀硫酸溶解后,仍然有不少的Zn、Pb、In、Ge等有价金属以氧化物或硫化物的形式存在于酸浸出渣中。不少锌冶炼厂家采用锌挥发窑对浸出渣中的锌等金属进行重新回收利用,非常经济、环保,深受炼锌行业认可。随着我国湿法炼锌工艺的发展,锌浸出渣的量越来越大,锌挥发窑也逐渐大型化,强化冶炼使得窑衬的工作环境更加苛刻,加之锌浸出渣成分波动大,使反应带耐火内衬的使用寿命只能达到200d左右。因此,研制开发适合大型锌挥发窑使用特点的耐火内衬成为提高该窑炉寿命的关键问题。

1、锌挥发窑用耐火材料的损毁机理

1。1强烈的氧化、还原反应气氛对耐火内衬的影响

在锌挥发窑内燃料燃烧所产生的温度一般在1200~1350℃之间,在此条件下,浸出渣中的锌、铅、铟、锗等被一氧化碳还原进入烟气,在烟气中被氧化成氧化锌等氧化物随烟气离开挥发窑,挥发窑内因物料频繁的转动,其化学反应在料层内及料层上空差异较大。

在料层:

360彩票 C+O2=CO2

CO2+C=2CO

ZnO+CO=Zn↑+CO2

Fe2O3+CO=2FeO+CO2

360彩票 FeO+CO=Fe+CO2

ZnO+Fe=FeO+Zn↑

在料层上空:

2Zn+O2=2ZnO

2CO+O2=2CO2

料层内由于富含焦粉而呈强烈的还原气氛,料层上空则因空气补充迅速而呈强烈的氧化气氛,随着窑的连续转动(转速015~1r/min),内衬材料交替出现在这两种截然不同的气氛中。高温下内衬材料中含有的Cr2O3、SiO2、Fe2O3等均在强还原气氛中发生还原、变价反应,同时伴随体积效应发生,强氧化性气氛中Cr2O3有挥发现象,使砖的气孔增大。因此氧化还原反应导致内衬材料的结构变化,产生剥落损坏。

1.2锌挥发窑运转过程中的热冲击

受窑体转动和操作变化的影响,即使挥发窑连续工作,内衬材料也因周期性地被高温物料覆盖,经受1150~1450~1150℃频繁的温度变化所产生周期性的拉应力和挤应力。这种频繁持久的热应力变化,是内衬材料产生剥落损坏的另一个重要原因。

1。3高温熔渣的冲刷和磨损

由于锌挥发窑窑径增大,Φ4115×58m2锌挥发窑每天处理量达到700~800t,内衬受入窑金属氧化物和焦粉周期性的冲刷、磨损。

1。4酸浸出渣的侵蚀作用

酸浸出渣的成分列于表1。

表1 酸浸出渣成分 %

酸浸出渣在窑内高温反应带产生含Pb、Fe等液态熔融物质,这对耐火材料有一定的渗透侵蚀作用,形成一层较薄的变质层,变质层内矿物相的热膨胀系数相差较大,密度和其它物理性能也各不相同,温度波动时,会产生较大的应力,当应力超过制品的极限强度时,变质层以内部分溶蚀,裂纹和掉块,造成耐火材料出现结构剥落而损毁。

2、锌挥发窑用耐火材料的开发思路

针对锌挥发窑用耐火材料的损毁情况,制订研制开发思路如下:

(1)提高材料在氧化还原气氛下的抗剥落性;

(2)提高材料与浸出渣的亲和性能(挂窑皮能力);

(3)提高材料的高温强度及耐磨损性能;

(4)提高材料的热震稳定性。

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