喷枪砖侵蚀原因分析
发布时间：2022-06-16 16:32
喷枪砖的使用寿命与侧吹还原炉的整体炉龄密切相关。国内其他侧吹还原炉的整体炉龄约为12个月，而喷枪砖的使用寿命仅为3~6个月。延长喷枪砖的使用寿命对提高整个过程的效率具有重要意义。
氧侧吹还原工艺原理：
艾萨炉产生的液体富铅渣通过热渣口直接进入还原炉。还原炉两侧有气体喷嘴和工业氧气喷枪，为炉内提供热源;块煤和碎焦作为还原剂，石灰石和铁烤砂作为熔剂通过冷料口添加，原料通过还原熔炼产生粗铅和还原渣，还原渣通过电热前床回收到烟化炉中的有价金属，烟气通过余热锅炉回收余热、布袋除尘和废气脱硫。炉内的主要反应如下：
侧吹炉耐火材料及特性要求。
侧吹还原炉为矩形，主要包括炉基、炉壳、炉底、炉体和炉顶。炉体有喷枪区和熔池区。外部由水套和钢壳组成，内部砌筑耐火材料。由于耐火材料直接接触高温熔渣、铅液和燃烧火焰，耐火材料的使用寿命直接影响还原炉的使用寿命。
侧吹还原炉耐火材料为镁铬砖，镁铬砖为氧化镁(Mgo)和氧化二铬(Cro)为主要成分、方镁石和尖晶矿物组耐火材料产品，耐火性高，高温强度高，耐碱渣腐蚀性强，热稳定性好，对酸渣也有一定的适应性。
常用耐火材料的理化指标有：
(1)耐火性：在足够高的温度下不软化、不熔化的性能，表征指标为耐火性。
(2)荷载软化温度：能承受高温下的大荷载等热机械应力，不丧失结构强度，不发生变形和坍塌。其特征指标是荷载软化温度。
(3)高温体积稳定性：在使用过程中，不会产生过大的体积膨胀或收缩，以免影响高温设备的结构稳定性或严密性。其特征指标是重烧线的变化。
(4)热震稳定性：耐热膨胀系数和耐热震性指标是耐热膨胀系数和耐热震性指标，无开裂剥落的能力。
(5)抗渣性：在使用过程中抵抗各种侵蚀性物质的化学作用而不被侵蚀的能力。
(6)耐磨性：耐高速流动火焰、含有固体颗粒的烟气、液体金属、熔渣、固体材料等物质的直接冲刷或耐磨性。
侧吹还原炉耐火材料镁铬砖的理化指标载软化开始温度≥1700℃，热震稳定性1100℃，水冷≥7次，体积密度3.44g/cm3.
侧吹炉喷枪砖侵蚀分析：
侧吹还原炉喷枪砖是恢复炉体耐火材料的重要组成部分。喷枪砖燃烧损坏和腐蚀速度过快不仅会影响恢复炉喷枪的使用寿命，还会导致耐火砖在喷枪砖上部坠落和坍塌，影响恢复炉的年龄。
3.1高温熔渣和铅液的侵蚀。
侧吹炉高温熔渣的侵蚀部分是由高温熔体流动引起的，主要表现为侧吹炉进料和排放过程中1150℃左右的高温熔渣流动对喷枪区域的流动进行侵蚀和冲刷;另一个原因是炉内搅拌效果强，熔化过程中熔渣在喷枪作用下搅拌强。高温炉渣具有较强的侵蚀和渗透能力。当炉渣和铅渗入耐火材料时，各部分砖之间的膨胀系数会导致剥落。
3.2耐火砖中矿物与熔渣的反应。
侧吹炉喷枪区域的砖主要成分为Cao、镁O、ALO、FEOO、MO、铬O等。在还原过程中产生的渣主要包括Cao、SiO、SiO等。Cao和SiO会侵蚀镁砖的工作面，沿着气孔渗透到镁铬砖内部，与镁石发生反应。
3.3高烧损侵蚀。
侧吹炉喷枪区位于熔渣高温区和流动冲刷区。当侧吹炉进入液体铅渣时，炉渣的比例约为5.0.液体渣含铅量约为40%~55%。该渣具有良好的流动性和冲刷能力。此时，在还原初期，炉内温度较低，约950~1050℃。随着还原剂的加入，侧吹炉内还原炉的气氛增强，炉内温度逐渐升高，反应区温度可达1150~1250℃。当还原终点放渣时，炉内高温度在1250℃以上，放渣后温度逐渐降低。冶炼周期性温度的变化对喷枪砖的侵蚀有很大的影响。由于还原炉操作系统是周期性操作，在生产过程中温度变化会导致耐火砖裂纹，严重时会导致耐火砖表面剥落，加剧熔渣的渗透和侵蚀，影响冶金炉的年龄。
3.4喷枪侵蚀。
①喷枪安装不合理。
喷枪安装位置不合理会导致侧吹炉喷枪砖高温燃烧损坏和侵蚀。如果喷枪炉内部离枪砖内部太近，会导致喷枪火灾，导致枪砖燃烧损坏。此外，喷枪进入炉内时间过长，喷枪火焰会直接喷射 到对面的喷枪区域，造成高温侵蚀，加剧喷枪燃烧损坏。
②喷枪烧坏。
喷枪损坏时，喷枪压力显著降低，火焰不能直接穿透熔渣，而是转向喷枪出口和枪砖区。高速燃烧的火焰冲刷枪砖，该区域的气氧燃烧形成局部高温区，温度可达1250~1300℃，加剧了喷砖的燃烧和侵蚀。
降低侧吹炉喷枪砖侵蚀速度的措施。
4.1控制停炉温度。
对炉内耐火材料重新启动的侧吹还原炉进行维护和更换，应严格按照加热曲线控制加热和保温时间。当加热过程中发生熄火时，应按加热曲线(见图1)缓慢重新加热，避免因加热过快而剥落和坍塌炉内耐火材料。
4.2严格控制操作温度。
炉内温度为1100~1200℃100~1200℃。保持恢复炉内温度的均匀性和稳定性是减少喷枪砖侵蚀、冲刷速度和延长恢复炉龄的重要手段。温度控制应首先保持侧吹恢复炉煤气和氧气的压力和流量稳定，并严格控制还原剂的加入速度和输入量。
4.3选择合理的冶炼渣型。
还原炉内衬采用镁铬耐火砖，为碱性耐火材料。如果冶炼渣型选择不当，将严重影响火灾材料的使用寿命。因此，还原冶炼渣型为SiO/Fe=1.1.aaio=0.2~0.6.
4.4精细操作。
恢复炉熔池液位高度是生产中的关键参数。熔池液位过高，炉内静压过高，容易造成渣口、铅口等事故，也会使喷枪阻力过大，堵塞和烧毁喷枪，加快喷枪砖的侵蚀和冲刷速度，缩短炉龄恢复。因此，恢复炉熔池深度严格控制在1.5~1.8m，熔渣淹没喷枪约500~800mm。
4.5喷枪控制合理。
喷枪安装在炉墙内侧，直接接触高温熔渣，约30~50mm，避免喷枪区域耐火材料安装不当造成严重侵蚀。严格执行喷枪压力和流量检查制度，及时处理喷枪堵塞。
通过控制渣型、优化操作、控制合理冶炼温度等措施，有效降低了还原炉喷枪砖的侵蚀速度，避免了喷枪区耐火材料频繁更换对其他区域耐火材料的损坏，不仅降低了维护成本，而且有效提高了还原炉的年龄，为富氧顶吹艾萨炉-热渣侧吹还原炉-烟化炉的长期稳定运行奠定了基础。
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