硅鐵礦熱爐中耐火磚的砌筑原理

   礦熱爐又稱電弧電爐或電阻電爐，是一種耗電量巨大的工業(yè)電爐。主要由爐殼，爐蓋、爐襯、短網(wǎng)，水冷系統(tǒng)，排煙系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，電極殼，電極壓放及升降系統(tǒng)，上下料系統(tǒng)，把持器，燒穿器，液壓系統(tǒng)，礦熱爐變壓器及各種電器設(shè)備等組成。

   它主要用于還原冶煉礦石，碳質(zhì)還原劑及溶劑等原料。主要生產(chǎn)硅鐵，錳鐵，鉻鐵、鎢鐵、硅錳合金，電石等鐵合金和化工原料，其工作特點是采用碳質(zhì)或鎂質(zhì)耐火材料作爐襯，使用自培電極。電極插入爐料進(jìn)行埋弧操作，利用電弧的能量及電流通過爐料的，因爐料的電阻而產(chǎn)生能量來熔煉金屬，陸續(xù)加料，間歇式出鐵渣，連續(xù)作業(yè)的一種工業(yè)電爐。

   目前國內(nèi)的礦熱爐容量大小各異就我公司在礦熱爐用耐火材料和施工方面所做過的業(yè)績有12500KVA、16500KVA、25500KVA、36000KVA、40500KVA、不等。

   礦熱爐是我們現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)冶煉中大型的生產(chǎn)設(shè)備也是現(xiàn)有提煉有色金屬，鐵合金，和化工原料必不可缺的工具隨著時代、技術(shù)、科技的不段突破和創(chuàng)新，也因為礦熱爐是一種高耗能爐型為了更好的節(jié)約能源降低排放物和倡導(dǎo)我國的低碳綠色環(huán)保計劃?，F(xiàn)在已經(jīng)從以前的開放式爐子逐步的變?yōu)槊荛]式爐子也有以前的小爐型轉(zhuǎn)變?yōu)榇鬆t型逐漸的淘汰落后產(chǎn)能。

在未來礦熱爐應(yīng)朝向

1 礦熱爐向高功率、大型化方向發(fā)展，為了提高熱效率，提高生產(chǎn)率和滿足功率集中冶煉的工藝要求；

2 采用低頻（0.3-3HZ）冶煉，可節(jié)省和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3 設(shè)置有排煙除塵及能源回收裝置。

4 開發(fā)空心電極系統(tǒng)，較小顆粒精細(xì)料可從空心電極加入，節(jié)省能源，節(jié)省電極消耗，穩(wěn)定熔池。

5 采用爐體旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

6 研制開發(fā)適合各種礦熱爐工藝要求得計算機(jī)工藝軟件系統(tǒng)，指導(dǎo)冶煉，使冶煉達(dá)到最佳狀態(tài)。從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗及提高產(chǎn)量。

   所以在爐型逐漸朝向大型化，科技化和環(huán)保方向發(fā)展的同時對爐子的壽命也有了很高的要求標(biāo)準(zhǔn)，只有爐子的壽命有效的得到長時間使用才能夠降低企業(yè)的生產(chǎn)成本和降低廢渣污染物排放，要想讓一臺礦熱爐使用壽命長不單單要在短網(wǎng)、水冷系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等的要求很高以外對礦熱爐的爐襯所使用的耐火材料以及碳素制品也是很重要的質(zhì)量考驗，目前國內(nèi)礦熱爐裝機(jī)總?cè)萘孔畲蟮膽?yīng)該是內(nèi)蒙古鄂爾多斯集團(tuán) 其次是 寧夏天凈冶金有限公司。

   我公司在通過招標(biāo)成功中標(biāo)了 寧夏天凈冶金集團(tuán)旗下的青銅峽普華冶金制品 8X40500KVA硅鐵礦熱爐的耐火材料內(nèi)襯和耐火材料的施工中總結(jié)了在礦熱爐中使用耐火材料和施工方面的更多豐富的實踐經(jīng)驗。

   下面我們將介紹硅鐵礦熱爐用耐火材料和選擇，首選我們先要明白礦熱爐是一種高溫的熱工設(shè)備爐內(nèi)是用高溫來燒結(jié)提煉礦物質(zhì)的所以我們就要知道它里面的反應(yīng)溫度。

                    礦熱爐爐料反應(yīng)溫度

（電耗值隨原料成分，電爐容量等的不同而有很大差異。這里是約值。）

不同的鐵合金冶煉有這不同的反應(yīng)溫度，我公司就寧夏普華冶金制品有限公司8X40500KVA作出了簡單的分析。

①新料預(yù)熱區(qū)：爐料的最上層一般距離在500mm左右 溫度在500℃

-1000℃熱量的來源于上升的高溫氣流、電極傳導(dǎo)熱和表面爐料的燃燒及爐料分布電流電阻熱。

②預(yù)熱區(qū)：爐料在水分蒸發(fā)后會逐漸往下并在預(yù)熱區(qū)進(jìn)行初步的變化硅石晶型轉(zhuǎn)變，體積膨脹，然后產(chǎn)生裂縫或者爆裂此段溫度在1300℃左右。厚約300mm

③燒結(jié)區(qū):即坩堝殼，預(yù)熱區(qū)下部溫度在1500℃-1700℃，生成液態(tài)硅與鐵滴入熔池，此區(qū)爐料的燒結(jié)、透氣性差，應(yīng)打碎塊料，恢復(fù)氣體通氣，增加電阻。

④還原區(qū)：大量激烈的物料化學(xué)反應(yīng)區(qū)，即坩堝區(qū)溫度為1750℃-2000℃上部為坩堝殼，下部為電弧腔相連主要為SIC的分解，硅鐵的生成，液態(tài)Si2O與C、Si的反應(yīng)等。

⑤電弧區(qū)：電極底部空腔區(qū)內(nèi)，溫度為2000℃-5000℃此區(qū)溫度是整個爐子溫度最高區(qū)也是整個爐體溫度分布最多的源頭，所以在電極插入淺時，高溫區(qū)上移，爐底溫度低熔渣排除少，形成假爐底，導(dǎo)致出鐵口上移，一定的假爐底對護(hù)爐有一定的好處。電極一般來說插入的深度多少跟電極的直徑有很大關(guān)系一般的插入深度應(yīng)是極端距離爐底保持在400mm-500mm。

   看到了爐內(nèi)物料在高溫下的結(jié)合反應(yīng)后我們應(yīng)該根據(jù)爐子內(nèi)所冶煉的金屬物和溫度分部區(qū)域來適宜的選擇耐火材料，在當(dāng)今的礦熱爐冶煉工藝中延長礦熱爐的使用壽命不單單要在科學(xué)管理、規(guī)范操作上加強(qiáng)外還更應(yīng)該在爐襯上面下功夫，（上圖）是我公司在為寧夏普華冶金制品有限公司，設(shè)計安裝的耐火材料示意圖，在材料材質(zhì)上要有很高的要求，要求在使用的過程中所選用的材料能夠承受爐料的壓力、爐氣、融入鐵水的沖刷和爐渣的物化侵蝕，同時還要承受高溫。其中筑爐的主要材料有：石棉板、一級高鋁磚、耐火土、耐火骨料、磷酸鹽耐火泥漿、碳磚、碳素冷搗糊等材料。我們是選用了石棉板制品作為爐墻爐底保溫層能夠很好起到絕緣和防止大量熱源的擴(kuò)散維護(hù)爐內(nèi)溫度降低電耗。爐底耐火磚、爐墻耐火磚、喇叭口耐火磚均采用的是一級高鋁磚，碳磚選用了以太西煤制作的碳磚為主，爐眼磚則是選擇了通孔半石墨質(zhì)碳化硅磚，出鐵口選用了高石墨質(zhì)碳磚。再設(shè)計安裝時我們在爐底的厚度上加大了材料砌筑力量則是爐底鋪設(shè)了3層普通碳磚和2層無縫精加工碳磚以防爐底溫度的過高和鐵水的滲入導(dǎo)致穿底，爐底的溫度是體現(xiàn)整個爐子溫度的重要數(shù)據(jù)，如果爐底溫度過高說明爐內(nèi)溫度大量向爐底移動可能會出現(xiàn)穿底的危險，如果爐底溫度過低可能爐內(nèi)電極極端距離爐底距離過高導(dǎo)致物料反應(yīng)溫度過低，能耗高的風(fēng)險，所以一般爐底溫度保持在400℃左右為正常溫度。