摘要：礦棉是良的隔熱保溫、吸聲材料。由硅酸鹽熔融物制得的棉花狀短纖維，生產(chǎn)制作原料有多種，可以使用天然巖石比如玄武巖、石英巖也可以使用工業(yè)廢渣比如高爐錳渣、煉鋼爐渣、鐵合金渣等進(jìn)行酸堿搭配的配料計(jì)算后按一定比例加入爐內(nèi)熔煉制得原漿。生產(chǎn)設(shè)備目前比較常見有沖天爐、電爐礦熱爐。我公司鄭州榮盛窯爐耐火材料有限公司就山西東方資源發(fā)展有限公司5000KVA礦棉生產(chǎn)電爐使用耐火材料壽命短等問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。

　　鋼鐵、有色金屬的冶煉一直是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展一項(xiàng)重要指標(biāo)，但是隨之而來(lái)的是環(huán)保及資源再利用的問(wèn)題，在冶煉過(guò)程中排出的高爐渣處理問(wèn)題一直困擾著企業(yè)。大量的高爐渣堆積不僅占用大片土地造成環(huán)境污染，而且對(duì)高爐渣這一潛在的資源也是嚴(yán)重的浪費(fèi)，利用高爐渣生產(chǎn)礦棉是資源在利用的重要技術(shù)途徑之一，它不僅可以直接將高爐渣變廢為寶更是實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排、低碳環(huán)保的效果。

　　山西東方資源發(fā)展有限公司是一家循環(huán)能源為一體的綜合型企業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈做到利用循環(huán)的目的，目前該公司實(shí)現(xiàn)2臺(tái)5000KVA電爐生產(chǎn)礦棉，綜合利用了高爐冶煉錳鐵排出的高爐錳渣，高爐錳渣是高爐錳鐵的主要副產(chǎn)物，排出溫度在1400℃以上。一般情況下，1t高爐熔渣含有顯熱1675MJ，約相當(dāng)于57kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時(shí)放出的熱量，礦棉生產(chǎn)工藝是將高爐冶煉錳鐵后排放出來(lái)的含有高爐顯熱的高爐熔渣倒入鋼包中運(yùn)送至可冶煉的電爐內(nèi)與輔料硅石通過(guò)液-固混合調(diào)質(zhì)均勻，且酸度系數(shù)復(fù)合成纖維要求后，經(jīng)噴吹法制成纖維棉。

　　該公司自投產(chǎn)的2臺(tái)電爐礦棉生產(chǎn)線一直因?yàn)閮?nèi)襯耐火材料使用壽命短造成生產(chǎn)不穩(wěn)定，短的使用壽命在砌筑完以后投產(chǎn)不到1個(gè)月出現(xiàn)爐墻侵蝕過(guò)快而停產(chǎn)修復(fù)，連續(xù)這種情況達(dá)數(shù)次，后經(jīng)多個(gè)地區(qū)不同耐火材料廠家分析使用原因均沒(méi)有得到顯著的使用效果，該公司后經(jīng)自己在不斷的實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在不斷的改進(jìn)爐殼尺寸，液線高度及增加水冷壁的情況下延長(zhǎng)使用壽命，我公司鄭州榮盛窯爐耐火材料有限公司就目前山西東方資源發(fā)展有限公司1#電爐內(nèi)襯耐火材料損毀情況進(jìn)行了分析并與該公司進(jìn)行了溝通對(duì)接。

　　該公司有2臺(tái)同樣功率的5000KVA礦熱電爐，且1#爐的使用壽命一直比較短，但是2#爐的使用壽命目前已經(jīng)從砌筑到投產(chǎn)超過(guò)4個(gè)月暫時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)太大問(wèn)題，現(xiàn)在該公司將1#爐重新建造全部改成與2#爐同樣爐殼尺寸及同樣內(nèi)襯耐火材料的砌筑方法。我公司就電爐內(nèi)襯耐火材料損毀機(jī)理進(jìn)行分析。

　　一：損毀機(jī)理分析

　　(1)化學(xué)因素侵蝕損毀

　　礦棉生產(chǎn)在配料是通常需要控制其酸性系數(shù)值也就是我們所說(shuō)的調(diào)酸，酸度要合適(SiO2+AL2O3與MgO+CaO的比值為1.2~1.6)使用高爐錳渣冶煉時(shí)則還需要另外加入酸性礦石硅石作為助熔劑，所以在熔煉過(guò)程中液體整體的成份要呈酸性值，酸度系數(shù)越高，礦棉的化學(xué)耐久性越好。但酸度系數(shù)過(guò)高時(shí)，制成的纖維可能較長(zhǎng)，雖然化學(xué)穩(wěn)定性得到改善，使用溫度提高，但較難熔化，纖維較粗，我們從礦棉的生產(chǎn)原料高爐錳渣和添加的助熔劑硅石(SiO2)來(lái)判斷其酸性，高爐錳渣的主要成分是SiO2、AL2O3、CaO和MgO，這4種成分高爐錳渣熔體的成棉質(zhì)量及其化學(xué)穩(wěn)定性主要由一個(gè)化學(xué)常數(shù)—酸度(MK)系數(shù)決定MK表示其中含有的SiO2+AL2O3對(duì)CaO+MgO之質(zhì)量比的表示方法。其中這4中成分的含量總和達(dá)90~95%即(SiO2+AL2O3)約占45%(CaO+MgO)約占47%的高爐錳渣酸度比值MK為0.95。為了滿足礦渣棉成纖要求，需向高爐錳渣中添加一定量的調(diào)節(jié)劑來(lái)調(diào)節(jié)酸度系數(shù)，也即調(diào)節(jié)熔渣的粘度，添加的助熔劑為酸性礦石硅石助熔劑其中化學(xué)成分為SiO2主要成分為二氧化硅屬于酸性氧化物來(lái)調(diào)和酸度形成佳配比。

　　所以說(shuō)在電爐中的整體液相成分為酸性，在耐火材料產(chǎn)品中抵抗酸性侵蝕的酸性耐火磚主要有：

　　(1)強(qiáng)酸性的硅磚、不定形硅質(zhì)耐火材料以及石英玻璃制品、熔融石英再結(jié)合制品;

　　(2)中等酸性的半硅質(zhì)耐火材料及葉蠟石質(zhì)耐火材料;

　　(3)弱酸性的黏土質(zhì)耐火材料。酸性耐火材料的主要特點(diǎn)是在高溫下能抵抗酸性物質(zhì)(酸性渣)的侵蝕，但易與堿性物質(zhì)(堿性渣)起反應(yīng)，鋯英石質(zhì)耐火材料和碳化硅質(zhì)耐火材料作為特殊酸性耐火材料也歸于此類。

　　(2)物理因素?fù)p毀機(jī)理

　　在與該公司生產(chǎn)和砌筑窯爐的工作人員對(duì)于1#爐耐火材料損毀情況及結(jié)合現(xiàn)2#爐的耐火材料砌筑情況溝通后得知電爐內(nèi)襯耐火材料損毀嚴(yán)重部位為爐膛向上800~900mm液面向下100~200mm地方爐墻侵蝕為過(guò)快，其他地方則沒(méi)有損毀過(guò)快情況，介于這種情況我公司分析問(wèn)題原因在于此部位的耐火材料損毀與電下插深度位置相接近，判斷該部位耐火材料的損壞是由于電產(chǎn)生高溫后形成熔煉帶動(dòng)周圍熔體的沸騰產(chǎn)生波紋狀的波動(dòng)從而對(duì)爐墻耐火材料造成一層一層的掏蝕，掏蝕后此部位爐墻耐火磚沒(méi)有重力點(diǎn)然后造成上面耐火磚形成剝落。后該公司總結(jié)了1#爐襯里耐火材料的使用情況，在2#爐上進(jìn)行爐襯耐火材料的改造2#爐比原1#爐爐殼直徑要大，在爐墻該部位使用了碳化硅搗打料，目前已經(jīng)正常使用4個(gè)月暫無(wú)問(wèn)題，說(shuō)明碳質(zhì)SiC耐火材料作為特殊酸性耐火材料，也作為中性耐火材料對(duì)酸性侵蝕及物理掏蝕是有一定效果的。

　　總結(jié)：對(duì)于5000KVA礦棉電爐內(nèi)襯耐火材料的損毀情況，我公司做了以上兩點(diǎn)客觀性的分析，建議應(yīng)根據(jù)不同的侵蝕機(jī)理和損毀原因作出適當(dāng)調(diào)整與耐火材料廠家共同一致打造能健康爐襯。

　　鄭州榮盛窯爐耐火材料有限公司是一家為高溫行業(yè)用耐火材料提供從材料定制、技術(shù)服務(wù)到窯爐砌筑為一體的整包服務(wù)單位，主營(yíng)業(yè)務(wù)產(chǎn)品有高鋁澆注料、不沾鋁澆注料、低水泥澆注料、鋼纖維耐磨澆注料、高強(qiáng)澆注料、碳化硅澆注料等一系列熱工窯爐用耐火澆注料產(chǎn)品。