礦熱爐工藝的核心原理基于玻璃行業(yè)的熔爐法,并針對(duì)熱態(tài)渣的特性進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、耐火材料、加熱系統(tǒng)等優(yōu)化設(shè)計(jì),熱態(tài)硅錳渣的料性與玻璃相比具有很大的差異性,主要有如下四個(gè)方面:(1)料性比較短,成型溫度高,出料口熔體溫度一般大于1300℃;(2)對(duì)耐材的侵蝕非常嚴(yán)重,常規(guī)的電熔磚、剛玉磚在使用過程中爐齡很難超過一年,尤其是渣線波動(dòng)范圍的三相界面處;(3)易析晶,由于渣的成分比較復(fù)雜,溫度略低便很容易析晶,尤其在熔爐內(nèi)的邊角區(qū)域,析晶層很難再次熔化,導(dǎo)致熔爐內(nèi)的容積變小,熔體質(zhì)量降低,降低熔化率;(4)玻璃化能力比較弱,需要很長(zhǎng)的熔化時(shí)間或較高的熔化溫度才能有效的達(dá)到產(chǎn)品所需要的玻璃化程度。熔爐工藝從熔爐結(jié)構(gòu)、電極布局、耐火材料及功能上進(jìn)行調(diào)整,完全針對(duì)于熱態(tài)硅錳渣的料性進(jìn)行熔制,同時(shí)熔爐工藝采用磚縫風(fēng)冷的方式冷卻,因此噸產(chǎn)品能耗也最低,電極采用金屬電極,壽命與爐齡同步,可達(dá)2~4年,大大的降低了維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)行成本。
熔爐大修周期的長(zhǎng)短對(duì)工廠效益的影響至關(guān)重要,大修周期最少要達(dá)到2年以上,從目前的工程化水平來看,能夠超過3年甚至更長(zhǎng)的爐齡。除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素外,耐材的選型是決定爐齡的首要因素,由于熱態(tài)硅錳渣成分波動(dòng)較大,組成復(fù)雜,低熔點(diǎn)氧化物含量比較高,且渣中含有的S、TiO2等成分在高溫下的化學(xué)反應(yīng)比較激烈,對(duì)耐火材料的侵蝕相當(dāng)嚴(yán)重,尤其是液面線、流道、拐角、窯坎、上升道等部位尤為明顯。玻璃行業(yè)熔爐常用到的Al2O3和AZS兩種耐火材料針對(duì)熱態(tài)硅錳渣熔體的抗侵蝕效果均不理想,爐齡基本上在8~12個(gè)月,而不含玻璃相的高致密型抗渣耐材則使用效果非常顯著,制造過程中經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后,微觀結(jié)構(gòu)均勻,長(zhǎng)期接觸玻璃液時(shí)變質(zhì)層很薄,侵蝕形式屬于微觀平面侵蝕,但價(jià)格較高,因此選擇合適的該型耐材牌號(hào)有利于兼顧爐齡和投資的均衡。
熔爐工藝在熱態(tài)渣生產(chǎn)礦棉方面已經(jīng)完成2萬噸工程化中試,中試目標(biāo)超額實(shí)現(xiàn),主要技術(shù)問題已解決,該工藝已經(jīng)具備規(guī);茝V的條件,主要關(guān)鍵技術(shù)包括如下五個(gè)方面:
(1)熔爐耐火材料選型、配置:從硅錳渣的成分和料性出發(fā),系統(tǒng)研究各類條件下硅錳渣對(duì)不同耐火材料的影響,使得耐材在滿足抗侵蝕性的同時(shí),降低耐材的成本,并對(duì)其配置進(jìn)行研究。
(2)熔爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):研究連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下,熔爐各部位耐火材料侵蝕、溫度控制及變化等,進(jìn)行有針對(duì)性地熔爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),從而提高熔爐的安全性,提高爐體整體的抗渣侵蝕性,保證硅錳渣熔體在熔爐內(nèi)的流動(dòng)更加順暢,制備的熔體成分更加均勻。