冶炼镍铁矿热炉常用耐火材料损毁及原因分析

　　耐火材料是能满足高温条件下使用的无机非金属材料，如热工设备中的内衬结构材料，高温容器内衬材料，高温装置中的元件、部件材料等。

　　冶金对耐火材料的性能要求非常严格，即耐火度要高，高温强度要好，能经受熔渣、金属液的侵蚀和急剧的温度变化，有的还要求其在高真空和高温下不挥发或不发生分解，可以说，冶金工业的发展与耐火材料工业的进步是密不可分的。

　　镍铁冶炼常用耐火材料种类

　　按其原料的化学性质，耐火材料可分为碱性、酸性和中性三类。碱性耐火材料的主要成分是MgO和CaO;酸性耐火材料的主要成分为SiO2;中性耐火材料分为Al2O3质、C质和SiC质等。

　　按照使用温度，可分为普通耐火制品(耐火度为1580-1770℃)、高级耐火制品(耐火度为1770-2000℃)、特级耐火制品(耐火度大于2000℃)。

　　耐火材料具有如下重要性质：

　　(1) 耐火度和荷重软化点。耐火度是材料在高温下抵抗熔化的性能，耐火度是衡量硅酸铝系耐火材料品质的一个重要指标。熔点是纯物质的固液相平衡温度，耐火度是低于纯物质熔点的。耐火材料在使用时都承受一定负荷，如果耐火材料受热后变形，炉体必然损坏，因此荷重软化点是耐火材料的另一个重要质量指标。

　　(2) 高温抗折强度。高温强度大的砖，其抗渣性能必然好，抗急冷急热变化的能力也强，因此高温抗折强度成为许多耐材特别是碱性耐材的关键指标。

　　(3) 热震稳定性。耐火材料受到的急剧温度变化称作热震(或叫热冲击)。由于耐火制品为脆性材料，膨胀率较大而弹性较小，因此在受到热冲击时引起内应力使材料破裂或剥落。

　　(4) 气孔率和密度。耐材的气孔有和外界相通的开口气孔和与外界不通的封闭气孔两类，封闭气孔体积很难测定，因此，制品的气孔率用开口气孔体积所占的百分比表示，称为显气孔率。耐火制品的密度和气孔有关，不包括任何气孔体积的密度称为真密度;包括全部气孔体积在内的密度称为体积密度;仅包括封闭气孔体积而不包括开口气孔体积的密度称为假密度。气孔率和密度是耐火制品致密程度的指标，高密度制品的力学性能好，也有利于抗渣侵蚀和抗热震，得到高密度制品的关键是高压成型设备。

　　(5) 抗渣性。对于冶金耐材，抗渣侵蚀是非常重要的性能，与渣的性质及耐火材料品种有关。

　　硅酸铝系耐火材料价格便宜、用途广泛而且品种多，其基本化学成分是SiO2和Al2O3，黏土砖、高铝砖及硅砖是典型的硅酸铝系耐火材料。

　　碱性耐火材料主要组分为CaO- MgO共晶成分，为67%CaO、33%MgO，共晶温度为2300℃。

　　耐火材料的损毁与寿命

　　导致耐火材料损毁的原因很多，有耐火材料性能、质量和使用条件问题，也有炉子设计、砌筑质量和冶炼操作等问题。耐火材料的损毁往往是许多因素的综合结果。一般来说，碱性材料炉衬，在熔炼过程中与熔渣反应，会改变材料组成和结构，造成耐材的损毁。操作温度剧烈波动以及金属液、渣和气流的冲击等因素，则加速耐火材料的损毁。

　　耐材的剥落：由于开口气孔的毛细作用，熔渣可以进入砖的内部，形成以硅酸盐为主的新相，在高温下原砖和新形成的变质层膨胀系数有差异，往往产生热应力以致出现裂纹，裂纹扩展使变质层剥落而损毁，气孔率大、气孔直径大、熔渣和耐火材料间润湿良好，都使这种损毁加剧。

　　总之，要提高冶炼炉衬的寿命，从耐火材料性能方面看要高纯原料、高压成型、高温烧成的“三高技术”，以得到高纯度、高密度、高强度的耐火材料。从使用耐火材料的方面看，要正确选择耐火材料砌筑方法和改进冶炼工艺，以使炉衬均衡侵蚀，可见冶炼工艺对炉衬寿命的影响也大。

　　火法冶金耐火材料用量大，其保管也非常重要，应在专门仓库中分类存放，防止其受潮变质，不定形材料要防止混料，以免降低质量甚至使材料变质。