硅铁冶炼炉用耐火材料

硅铁冶炼炉用耐火材料

本文主要介绍矿热炉耐火材料的选用与施工。矿热炉是一种高功率工业电炉，主要用于还原和冶炼矿石、碳基还原剂和熔剂，生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、硅锰合金和碳化物等铁合金以及化工原料。文章强调了选用合适的耐火材料和恰当的施工方法对于提高矿热炉使用寿命和冶炼效率的重要性。文章详细阐述了矿热炉的运行特点，包括炉衬采用碳基或镁基耐火材料、采用自焙电极以及通过矿热操作冶炼金属。此外，文章概述了中国矿热炉的总装机容量以及公司在硅铁矿热炉耐火材料选用与施工方面的成就。最后，文章强调了与冶炼行业制造商达成共识、促进合作共赢、共建共享未来的重要性。

硅铁电炉，也称为电弧炉或电阻炉，是一种耗电量巨大的工业电炉。

其主要由炉壳、炉盖、炉衬、炉母线、水冷系统、排烟系统、除尘系统、电极壳、电极压放升降系统、装卸系统、夹持器、烧穿装置、液压系统、矿热炉变压器以及各种电气设备组成。

它主要用于矿石、碳质还原剂、溶剂和其他原材料的还原冶炼。主要生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金以及化工原料。其操作特点包括使用碳质或氧化镁耐火材料作为炉衬和自培电极。电极插入炉料中进行埋弧操作，利用电弧的能量和通过炉料的电流，通过炉料的电阻产生能量，以熔化金属。该过程涉及连续进料、间歇排放铁渣和工业电炉的连续运行。

接下来，我们将介绍硅铁矿热炉用耐火材料及其选择。首先，我们需要了解矿热炉是一种高温热工设备，用于在高温下烧结和精炼矿物。因此，我们必须了解其内部的反应温度。

硅铁矿热炉中炉料的反应温度

（电耗值因原材料成分、成品成分以及电炉容量而异。此为近似值。）

不同的铁合金冶炼工艺需要不同的反应温度。

1. 新料预热区：硅铁矿热炉炉料的顶层通常距离约500mm，温度为500℃。1000℃的热量来源于上升的高温气流、电极的热传导、炉料表面的燃烧以及炉料分布引起的欧姆加热。

2. 预热区：水分蒸发后，炉料将逐渐向下移动，并在预热区经历初步变化，包括二氧化硅晶体结构的转变、体积膨胀，随后发生破裂或爆裂。该区域的温度约为1300℃，厚度约为300mm。

3. 烧结区：此指坩埚外壳。预热区下部的温度范围为1500℃至1700℃，在此处生成液态硅和铁滴，并滴入熔池。在此区域内，炉料发生烧结，透气性差。因此，需将块状物料破碎，恢复气体通风，并增加阻力。

4. 还原区：这是一个涉及大量物质的剧烈化学反应区，坩埚区的温度范围为1750℃至2000℃。上部是坩埚壳体，下部与电弧室相连。主要反应包括SiC的分解、硅铁的形成以及液态Si2O与C、Si等之间的反应。

5. 弧区：电极底部的空腔区域，温度范围在2000℃至5000℃之间。该区域是整个炉膛中最热的区域，也是整个炉体温度分布最集中的区域。因此，当电极插入较浅时，高温区上移，炉底温度较低，除渣减少，形成假炉底。这会导致出铁口上移。一定程度的假炉底对炉膛维护有益。一般来说，电极的插入深度与其直径有很大关系。典型的插入深度应保持在距离炉底400mm-500mm的位置。

在观察炉内材料在高温下的结合反应后，我们应该根据炉内冶炼的金属物质和温度分布区域，适当选择耐火材料。在当今的矿热炉冶炼过程中，延长矿热炉的使用寿命不仅需要加强科学管理和标准化操作，更重要的是要在炉衬上下功夫。上图（图1）是我们公司为宁夏普华冶金制品有限公司设计和安装的耐火材料示意图。材料质量要求很高，要求所选材料能够承受炉料压力、炉气、铁水的冲刷以及使用过程中炉渣的物理和化学侵蚀。同时，它必须承受高温。炉体建设中使用的主要材料包括石棉板、一级高铝砖、耐火粘土、耐火骨料、磷酸盐耐火砂浆、碳砖、碳冷捣糊等材料。我们选择了石棉板产品作为炉壁和炉底的保温层，可以有效隔热并防止大量热量的扩散，保持炉内温度较低，降低能耗。炉底耐火砖和炉壁耐火砖。

钟口耐火砖全部采用一级高铝砖。碳砖主要由Etaxi煤制成。炉眼砖采用通孔半石墨化碳化硅砖，出铁口砖采用高石墨化碳砖。在设计和安装过程中，我们通过铺设三层普通碳砖和两层无缝精密加工碳砖来增加炉底的厚度，以防止炉底过热和铁水渗透，从而导致炉底烧穿。炉底温度是整个炉温的重要指标。如果炉底温度过高，则表明炉内温度大部分向炉底转移，这可能导致炉底烧穿的风险。如果炉底温度过低，则可能意味着炉内电极离炉底太远，导致材料反应温度低，能耗风险高。因此，炉底温度通常保持在400℃左右作为正常温度。