有色冶金行业对耐火材料的新要求
随着有色冶炼技术的不断发展,有色冶炼行业出现了很多强化熔炼方式,包括强碱性熔炼除杂、强化熔池熔炼等技术,虽然有色冶炼行业和耐火材料行业分属两个不同领域,但是需要耐火材料科研工作者深入了解有色冶炼行业对耐火材料的需求,配合新的工艺技术开发针对性强的耐火材料,开发耐火材料新品种,适应有色冶金领域的需求。
耐强碱性侵蚀耐火材料
在锑、锡、银、铅等的精炼过程中都需要加入氢氧化钠作为除杂剂,在金属熔体表面会有一层强碱性熔体存在;新型铬盐生产技术采用碳酸钠熔盐为熔炼介质,通过通入氧气氧化铬铁矿生成铬酸钠盐。这两种熔炼方式均为强碱性体系且为氧化性气氛,现采用铬镁系列砖寿命不长,化学侵蚀严重,需要开发耐强碱侵蚀的耐火材料。
中南大学最近开发了铋、锑以及铅等的固硫熔炼新技术,在以碳酸钠为主的混合熔盐中进行还原熔炼,为还原性气氛,曾采用镁炭砖做耐火材料,由于熔体冲刷严重,熔炼寿命不长,需要有新的耐火材料替代。
长寿命富氧底吹熔池熔炼炉枪口砖研究
我国铅冶炼主流工艺为富氧底吹熔池熔炼技术,铜、锑和金冶炼也正在推广该技术,该技术目前存在的最大问题是底部氧枪和枪口砖寿命不长,通常三十天左右需要更换。枪口区由七块枪口砖组成,六块围砖和一块中心氧枪砖,通常氧枪砖有30mm~50mm露头,氧枪从氧枪砖中插入,在氧气鼓入气流的带动下,会使熔体不断冲刷氧枪砖,通常氧枪砖在一个月左右会被冲刷掉5cm~10cm,此时氧枪就会露出耐火材料表面,得不到砖的保护后氧枪也就很容易被氧化和侵蚀掉。如果能够根据富氧底吹熔炼炉中的熔体流场特性,开发特殊材质和特殊结构的氧枪砖,可以大大延长熔炼过程寿命,推广前景极大。
耐火材料与金属复合结构
在冶炼过程中,水套和耐火材料是同时被考虑的两种不同炉体结构模式,各有优势。水套依托挂渣保护可以有效防止炉壁侵蚀,使用寿命长,但造价很高、水冷导致热量损失大且水套漏水极易引起爆炸。而耐火材料具有保温、价廉且安全性较高的优点,但寿命通常较短,尤其目前广泛采用的熔池熔炼炉中更是如此,当熔炼温度较高时,耐火材料使用范围也有一定的局限性。
开发集两种结构形式的优点,适宜激烈搅拌炉体使用的长寿命、保温效果好的炉体结构。
前苏联开发的基夫赛特炉就采用了水套+耐火砖复合炉体结构,现已在我国江西铜业和株冶集团使用,效果很好。这种结构的炉壁集合了水套和耐火砖的双重优势,在很多领域都有应用前景。
废旧耐火料有价金属的分选与耐火材料循环利用
有色金属行业耐火材料更换频率通常都很高,由于其中渗透了大量的有价金属,需要考虑废耐火材料的处理与有价金属的提取问题。现有技术通常将废耐火料破碎后返回配料,在铜、铅等产能较大的金属上还是可行的,废耐火材料对熔炼过程影响不会太大,而废耐火材料对诸如锑、铋、银等金属的冶炼过程影响则非常明显,由于处理量本身就不大,大量高熔点物料加入熔炼体系中会极大破坏熔炼过程的稳定,不利于金属回收。不论何种模式,现有技术都没有考虑耐火材料的资源化问题。
耐火材料与金属的物理和表面性质差异很大,破碎后可以采用重选、浮选等手段将其分离,分离后有价金属返回冶炼流程,而废耐火材料则考虑将其资源化,替代或部分替代用作耐火材料原料,既有效回收有价金属,又循环利用耐火材料资源。