不少锌冶炼厂家采用锌挥发窑对湿法炼锌工艺酸浸出渣中的锌等金属进行重新回收利用,非常经济、环保。分析发现,锌挥发窑用耐火材料的损毁情况有以下几种:1)强烈的氧化、还原反应气氛导致内衬材料的结构变化,产生剥落损坏;2)锌挥发窑运转过程中的热冲击;高温熔渣的冲刷和磨损;酸浸出渣的侵蚀作用。郑州华威耐火材料股份有限公司的研究人员针对锌挥发窑用耐火材料的损毁情况,研制出锌挥发窑用特种镁铝铬复合尖晶石砖。
采用镁铝铬复合尖晶石(w(MgO)=67.32%、w(Cr2O3)=18.56%、w(Al2O3)=3.89%、w(Fe2O3)=7.23%)、电熔镁砂(w(MgO)=97.67%)、镁铝尖晶石(w(MgO)=30.96%、w(Al2O3)=60.17%)、铬矿1#(w(Cr2O3)=44.5%、w(Fe2O3)=28.5%)、铬矿2#(w(Cr2O3)=55.3%、w(Fe2O3)=17.6%)等作为原料。
以镁铝铬复合尖晶石及电熔镁砂为主原料,添加部分特殊添加剂,采用无机复合结合剂,经科学级配,强力混碾,1 000 t磨擦压砖机成型,大于1 700 ℃高温隧道窑烧结而成。所研制产品的理化指标与铝铬尖晶石砖、普通镁铝铬砖对比情况列于表1。
表1 产品的理化性能
项目 |
普通镁铝铬砖 |
铬渣砖 |
特种镁铝铬复合尖晶石砖 |
w(MgO)/% |
66.51 |
1.72 |
80.12 |
w(Al2O3)/% |
9.52 |
77.53 |
10.93 |
w(Cr2O3)/% |
10.81 |
9.77 |
4.28 |
w(Fe2O3)/% |
- |
3.59 |
2.61 |
显气孔率/% |
17.1 |
9.2 |
16.2 |
体积密度/(g·cm-3) |
3.08 |
3.47 |
3.00 |
常温耐压强度/MPa |
55.1 |
154.3 |
87.9 |
荷重软化温度/℃ |
>1 700 |
>1 700 |
>1 700 |
抗热震性(1 100 ℃ 水冷)/次 |
8 |
2 |
15 |
从SEM照片可以看出,所研制产品的主晶相方镁石、尖晶石之间形成了直接结合,方镁石颗粒边缘有一反应环带,环带内主要为镁铝铬复合尖晶石,硅酸盐相极少且孤立分布于晶间尖晶石内;镁铝尖晶石、镁铬尖晶石、镁铁尖晶石及脱溶相,在方镁石固溶体之间形成桥架结构;有的以线条状或短柱状连晶形式赋存于方镁石固溶体的晶界处,与方镁石固溶体直接结合形成焊接结构。基质主要为镁铝铬复合尖晶石,其晶内含有大量的尖晶石脱溶相,基质结构为致密的网络状。制品内部气孔小且呈孤立均匀分布状态。
抗侵蚀试验:制取70 mm×70 mm×100 mm的试样,在正中间钻Φ35 mm×50 mm的孔,内装100 g锌挥发窑酸浸出渣,1 360 ℃保温6 h。从切面看,试样与熔渣的接触面没有形成侵蚀变质层,只有深约1 mm 的渗透层。所以,试样抗酸浸出渣的抗侵蚀性能是非常优良的。
特种镁铝铬复合尖晶石砖于2009年11月28日至12月7日砌筑在蒙自矿冶公司铟锌厂Φ4.15 m×58 m大型锌挥发窑反应带1.5~35 m处。结果发现,日蚀损率仅有0.45 mm,锌挥发窑净运转时间为319天,不但创造了国内锌挥发窑最长寿命记录,而且整个反应带比用铝铬砖(铬渣砖)减轻42 t。目前该产品已经成功应用到豫光锌业、陕西商洛冶炼厂等大型锌挥发窑上,效果良好。
(摘编自《湖南有色金属》2011,№4)