從前面的分析可知,氯化爐爐襯材料的損毀速度主要受AL2O3一SiO2材料中碳熱還原速度的控制 。其損毀過(guò)程為:
(1)在磚內(nèi)部,外部的CO氣體通過(guò)材料的孔隙向材料內(nèi)部擴(kuò)散,與SiO2發(fā)生碳熱還原反應(yīng)生成SiO和CO2氣體向外部擴(kuò)散,到達(dá)磚表面時(shí),SiO氣體與表面的C和CL2反應(yīng)生成SiGL4氣體,SiGL4氣體向爐內(nèi)擴(kuò)散。而CO氣體與SiO2的碳熱還原反應(yīng)導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)松散,進(jìn)一步形成外部CO向磚內(nèi)部滲透的通道,如此反復(fù),直到磚內(nèi)部CO壓力小到無(wú)法與SiO2發(fā)生碳熱還原反應(yīng)或達(dá)不到反應(yīng)溫度為止。
(2)在磚的表面,SiO2直接與C發(fā)生碳熱還原反應(yīng)生成SiO和CO,生成的SiO又與C和CL2,反應(yīng)生成SiGL4,直接向爐內(nèi)擴(kuò)散。
(3)外部夾雜著 TiO2。微細(xì)顆粒的SiCL4氣體通過(guò)SiO2碳熱還原反應(yīng)形成的通道,則不斷 向磚內(nèi)部滲透,形成AL2O3一SiO2一TiO2 液相 (TiCL4對(duì)此相圖的影響無(wú)資料報(bào)道),從而加速材料的結(jié)構(gòu)解體,導(dǎo)致耐磨性能急劇下降。
(4)無(wú)論在磚內(nèi)部或表面,莫來(lái)石顆;揪3至似湓w粒形貌,再次證明了其損毀速度是由碳熱還原速度控制的,與氯化反應(yīng)速度無(wú)關(guān)(雖然從熱力學(xué)上莫來(lái)石最容易發(fā)生氯化反應(yīng) )。
二: 氯化爐爐襯材料的選用優(yōu)化建議
(1)爐襯材料選用氧化鋁含量較高的AL2O3一SiO2,系磚是十分必要的。
(2)爐襯材料選用高純的電熔莫來(lái)石和電熔剛玉為主要原料將可以有效提高其壽命,并可以在更大范圍內(nèi)容忍操作工藝上的波動(dòng)。
(3)在保證磚熱震性能的基礎(chǔ)上,降低磚的氣孔率和提高熱態(tài)強(qiáng)度 (耐磨性能)十分關(guān)鍵。
(4)選擇合理的制磚級(jí)配和結(jié)合劑是保證剛玉一莫來(lái)石磚在氯化爐上長(zhǎng)時(shí)間使用的核心。
三:結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
依據(jù)不同部位的損毀情況進(jìn)行改造。改造后的爐體結(jié)構(gòu)為:用耐磨性更強(qiáng)的電熔莫來(lái)石、電熔剛玉砌筑于進(jìn)料口位置。而在其他的部位第一層采用氧化鋁含量稍低的高鋁磚,第二層則和第三層采用氧化鋁含量更低的高鋁磚或粘土磚。這樣的結(jié)構(gòu)即可以增強(qiáng)爐體的強(qiáng)度,又提高了爐體的氣密性,防止氯氣從砌縫中泄漏,同時(shí)也降低使用成本。其維護(hù)保養(yǎng)也簡(jiǎn)單,每次維護(hù)只需要對(duì)損壞部分進(jìn)行替換即可,每次維護(hù)后大約可連續(xù)使用一年左右,并且每次的維護(hù)時(shí)間大約一周,有效的提高的生產(chǎn)效率。上述結(jié)構(gòu)的改造,是結(jié)合爐襯損壞機(jī)理及氯化 冶金工況進(jìn)行理論上的優(yōu)化設(shè)計(jì),還需要在實(shí)踐過(guò)程中不斷地改進(jìn),在使用壽命和成本上綜合考慮。