CN114657395A - 一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，具体包括以下步骤：(1)启炉熔炼前，在炉壁耐火材料上预挂渣；(2)投料熔炼锡，熔炼过程中控制炉渣硅酸度在1.2‑1.4；(3)设备故障停炉和周期性熔炼结束排渣期间，下烧嘴保温。经过本发明的三个保护措施，锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料的使用寿命在富氧强化熔炼作业环境下得到了大幅延长，从而提高了生产效率，节约了生产成本，创造了较好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及锡冶炼技术领域，更具体的说是涉及一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法。
背景技术
云南锡业股份有限公司冶炼分公司于2000年引进澳大利亚奥斯麦特炉熔炼技术替代原有的反射炉进行锡冶炼，最初采用进口镁铬尖晶石耐火材料时，其最长使用寿命仅为195天。2003年炉期开始，公司改选用铬铝尖晶石材质耐火材料作为顶吹炉炉墙内衬砖，最长使用寿命达到了739天。
公司于2008年对奥斯麦特炉炼锡系统进行富氧熔炼改造，改造后，粗锡产能提升约30％，产能的提升和原料结构变化改变了先行的工艺控制参数，使用铬铝尖晶石作为耐火材料的使用寿命也逐渐降低，最长为368天，最短仅为221天。铬铝尖晶石耐火材料的主要化学成分为(Al·Cr)2O3，属于中性耐火材料，其本身具有熔点高、硬度大、强度高的特性，但在富氧强化熔炼的作业环境下，其在熔渣机械冲刷、熔渣化学腐蚀及由温度变化而产生的热应力作用下损坏也较严重。
奥斯麦特炉耐火材料的使用寿命直接制约着公司熔炼系统的产能与技术经济指标向好发展，为解决在富氧熔炼条件下锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料使用寿命缩短的问题，需要探索出一种在高产能前提下延长耐火材料使用寿命的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，该方法使得锡冶炼奥斯麦特炉在富氧强化熔炼条件下其内衬耐火材料依然拥有较长的使用寿命，从而提高了生产效率，降低了生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，具体包括以下步骤：
(1)启炉熔炼前，在炉壁耐火材料上预挂渣；
(2)投料熔炼锡，熔炼过程中控制炉渣硅酸度在1.2-1.4；
(3)设备故障导致异常停炉和正常熔炼结束排渣期间，下烧嘴保温。
进一步，上述步骤(1)中，预挂渣的操作具体为：正常烘炉结束后进炉渣，下喷枪熔化，然后保持炉膛为弱氧化气氛，依靠喷枪搅动炉渣飞溅在炉壁耐火材料上挂渣，挂渣过程控制喷枪浸入熔池深度50-100mm，预挂渣时间为5-8h，并每间隔30-60d执行一次预挂渣操作。
进一步，上述步骤(1)中，预挂渣的炉渣为锡冶炼炉渣。更进一步，上述锡冶炼炉渣的硅酸度控制在1.4-1.6；锡冶炼炉渣的主要成分为FeO、SiO2和CaO，且主要成分的质量分数大于60％；锡冶炼炉渣的粒径小于50mm；锡冶炼炉渣的使用量为能熔化造出500mm-800mm高的熔池。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，由于锡冶炼奥斯麦特炉所用的铬铝尖晶石耐火材料中的Cr2O3在高温(＞1100℃)弱氧化环境中能与锡冶炼炉渣中的氧化物FeO、SiO2和CaO均能形成高熔点固溶体，并在形成固熔物过程中填补筑炉过程中耐火材料间的不规则缝隙，Cr2O3-FeO-SiO2系固溶体具有熔点高(＞1750℃)液相粘度高的特性，经过挂渣操作以后，炉内损坏最严重的渣线附近及渣线以下部分耐火材料衬砖缝隙及与炉渣接触的耐火砖表面均形成一层厚为3-10mm防护层，阻隔炉渣溶蚀衬砖，使得耐火材料不易被快速溶蚀，同时防止熔炼过程中熔炼过程中熔体沿着不规则缝隙溶蚀，所以炉内耐火材料使用寿命得到有效延长。
进一步，上述步骤(1)和步骤(2)中，硅酸度以Fe-Si-Ca渣系计算。更进一步，步骤(2)中，炉渣硅酸度通过原料预配料和添加熔剂的方式控制。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，在正常生产过程中，控制炉内渣型为略微偏酸性的渣，控制硅酸度在1.2-1.4(Fe-Si-Ca渣系计算)之间，使得熔炼过程中炉渣拥有相对较低的熔化温度(1150-1250℃)，在确保熔炼产能的同时，防止长期过高的熔炼温度带来的对炉内耐火材料的热侵蚀，同时减少炉渣内碱性氧化物对炉内耐火火材料的化学腐蚀。另外，在异常停炉和周期性熔炼结束排渣期间使用烧嘴保温的措施，又在一定程度上避免了炉内耐火材料的热应力损坏。
进一步，上述步骤(3)中，下烧嘴保温的操作具体为：下燃烧天燃气或柴油的烧嘴保温，确保炉膛温度确保炉膛温度大于850℃。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，奥斯麦特炉熔炼系统除炉体本身外，还包含许多辅助设备，如喷枪、供煤设备、供风设备等，若这些设备中的某一个出现故障也会导致奥斯麦特炉熔炼系统无法正常熔炼，从而导致炉膛温度快速下降；另外，周期性熔炼结束后的排渣时间也较长，此时炉膛温度下降也比较快。而排除设备故障或周期性排渣结束后又要下喷枪快速升温熔炼，以保证正常生产，在这些过程中炉内耐火材料在相对较短的时间内经历了较大的温度变化区间，由此会在炉壁耐火材料内部产生热应力，进而导致耐火材料出现裂纹而损坏。
为防止炉内耐火材料因短时间内温度大范围变化而出现应力损坏，本发明在设备故障导致异常停炉和正常熔炼结束排渣期间奥斯麦特炉喷枪无法正常工作时，下燃烧天燃气或柴油的烧嘴入炉提供热量保温，使得耐火材料经历的温差变化小于300℃。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
经过本发明的三个保护措施，锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料的使用寿命在富氧强化熔炼作业环境下得到了大幅延长，从而提高了生产效率，节约了生产成本，创造了较好的经济效益。
附图说明
图1为本发明中锡冶炼奥斯麦特炉的结构示意图。
图中，1-进料口，2-喷枪，3-烧嘴，4-耐火材料，5-熔池。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，锡冶炼奥斯麦特炉包括进料口1、喷枪2、烧嘴3、耐火材料4和熔池5；其中，耐火材料4呈“U”字型，进料口1设置于耐火材料4上方，喷枪2设置于进料1口的一侧且贯穿炉体，烧嘴3设置于喷枪2远离进料口1的一侧且贯穿炉体，熔池5设置于耐火材料4底部。
实施例1
延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，具体包括以下步骤：
(1)在新砌筑好的锡冶炼奥斯麦特炉按正常烘炉曲线完成烘炉后，启炉熔炼前，从进料口1投入粒径小于50mm，主要成分为质量分数分别为33.33％的FeO、25.86％的SiO2和5.36％的CaO，按Fe-Si-Ca渣系计算，硅酸度为1.54的锡冶炼炉渣，下喷枪2熔化造出650mm深熔池5后停止投料，然后控制喷枪2燃烧的过剩风系数为1.05，下喷枪2搅动熔池使熔渣飞溅挂渣，控制喷枪燃烧的过剩风系数为1.05，保持炉膛为弱氧化气氛，挂渣过程控制喷枪浸入熔池深度80mm，依靠喷枪搅动锡冶炼炉渣飞溅在炉壁耐火材料4上挂渣，挂渣操作持续6.5h；
以后每50d按上述步骤执行一次挂渣操作，与新炉挂渣不同的是，后续挂渣操作在熔炼结束排渣完以后执行；
(2)投料熔炼锡，熔炼过程中通过原料预配料和添加熔剂的方式控制炉渣硅酸度(以Fe-Si-Ca渣系计算)在1.2-1.4；
(3)设备故障导致异常停炉和正常熔炼结束排渣期间，下燃烧柴油的烧嘴3保温，确保炉膛温度确保炉膛温度大于850℃。
经过挂渣保护、控制熔炼过程硅酸度及下烧嘴保温等措施，富氧强化熔炼锡的奥斯麦特炉耐火材料使用寿命达到486天。
实施例2
延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，具体包括以下步骤：
(1)在新砌筑好的锡冶炼奥斯麦特炉按正常烘炉曲线完成烘炉后，启炉熔炼前，从进料口1投入粒径小于50mm，主要成分为质量分数分别为30.12％的FeO、22.54％的SiO2和5.61％％的CaO，以Fe-Si-Ca渣系计算硅酸度为1.45的锡冶炼炉渣，下喷枪2熔化造出600mm高的熔池5后停止投料，然后控制喷枪2燃烧的过剩风系数为1.05，保持炉膛为弱氧化气氛，挂渣过程控制喷枪浸入熔池深度90mm，依靠喷枪搅动锡冶炼炉渣飞溅在炉壁耐火材料4上挂渣，挂渣操作持续7h；
以后每45d按上述步骤执行一次挂渣操作，与新炉挂渣不同的是，后续挂渣操作在熔炼结束排渣完以后执行；
(2)投料熔炼锡，熔炼过程中通过原料预配料和添加熔剂的方式控制炉渣硅酸度(以Fe-Si-Ca渣系计算)在1.2-1.4；
(3)设备故障导致异常停炉和正常熔炼结束排渣期间，下燃烧天然气的烧嘴3保温，确保炉膛温度确保炉膛温度大于850℃。
经过挂渣保护、控制熔炼过程硅酸度及下烧嘴保温等措施，富氧强化熔炼锡的奥斯麦特炉耐火材料使用寿命达到505天。
实施例3
延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，具体包括以下步骤：
(1)在新砌筑好的锡冶炼奥斯麦特炉按正常烘炉曲线完成烘炉后，启炉熔炼前，从进料口1投入粒径小于50mm，主要成分为质量分数分别为28.09％的FeO、22.56的SiO2和5.03％的CaO，以Fe-Si-Ca渣系计算硅酸度为1.57的锡冶炼炉渣，下喷枪2熔化造出550mm高的熔池5后停止投料，然后控制喷枪2燃烧的过剩风系数为1.05，保持炉膛为弱氧化气氛，挂渣过程控制喷枪浸入熔池深度100mm，依靠喷枪搅动锡冶炼炉渣飞溅在炉壁耐火材料4上挂渣，挂渣操作持续6h；
以后每35d按上述步骤执行一次挂渣操作，与新炉挂渣不同的是，后续挂渣操作在熔炼结束排渣完以后执行；
(2)投料熔炼锡，熔炼过程中通过原料预配料和添加熔剂的方式控制炉渣硅酸度(以Fe-Si-Ca渣系计算)在1.2-1.4；
(3)设备故障导致异常停炉和正常熔炼结束排渣期间，下燃烧天然气的烧嘴3保温，确保炉膛温度确保炉膛温度大于850℃。
经过挂渣保护、控制熔炼过程硅酸度及下烧嘴保温等措施，富氧强化熔炼锡的奥斯麦特炉耐火材料使用寿命达到495天。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)启炉熔炼前，在炉壁耐火材料上预挂渣；
(2)投料熔炼锡，熔炼过程中控制炉渣硅酸度在1.2-1.4；
(3)设备故障导致异常停炉和正常熔炼结束排渣期间，使用烧嘴保温。
2.根据权利要求1所述的一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预挂渣的操作具体为：正常烘炉结束后进炉渣，下喷枪熔化，然后保持炉膛为弱氧化气氛，依靠喷枪搅动炉渣飞溅在炉壁耐火材料上挂渣，挂渣过程控制喷枪浸入熔池深度50-100mm，预挂渣时间为5-8h，并每间隔30-60d执行一次预挂渣操作。
3.根据权利要求1或2所述的一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预挂渣的炉渣为锡冶炼炉渣。
4.根据权利要求3所述的一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，所述锡冶炼炉渣的硅酸度控制在1.4-1.6。
5.根据权利要求3所述的一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，所述锡冶炼炉渣的主要成分为FeO、SiO2和CaO，且所述主要成分的质量分数大于60％。
6.根据权利要求3所述的一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，所述锡冶炼炉渣的粒径小于50mm。
7.根据权利要求3所述的一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，所述锡冶炼炉渣的使用量为能熔化造出500-800mm高的熔池。
8.根据权利要求1或4所述的一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，所述硅酸度以Fe-Si-Ca渣系计算。
9.根据权利要求1或8所述的一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述炉渣硅酸度通过原料预配料和添加熔剂的方式控制。
10.根据权利要求1所述的一种延长锡冶炼奥斯麦特炉耐火材料寿命的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述使用烧嘴保温的操作具体为：下燃烧天燃气或柴油的烧嘴保温，确保炉膛温度大于850℃。
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