煉銅用鎂鉻質(zhì)耐火磚的特殊破壞機理

　　鎂鉻質(zhì)耐火材料是一種以鎂砂為主，以鉻鐵礦為輔的耐火材料。依據(jù)工藝和原料的不同，鎂鉻質(zhì)耐火材料在冷卻過程中形成不同程度的二次復(fù)合尖晶石以及方鎂石-二次尖晶石復(fù)合相等，形成了鎂砂包裹鉻礦的結(jié)構(gòu)。

　　鎂鉻質(zhì)耐火材料在目前的生產(chǎn)和使用狀態(tài)下會產(chǎn)生有害的含鉻化合物(Cr6+)。這種化合物屬于一種強致癌物質(zhì)，對人體的皮膚、黏膜以及上呼吸系統(tǒng)均有較強的腐蝕作用。但是由于鎂鉻質(zhì)耐火材料在高溫環(huán)境下具有高強度、良好的體積穩(wěn)定性和抗渣侵蝕能力，在煉銅工業(yè)系統(tǒng)中仍有著較為廣泛的應(yīng)用。

　　煉銅用鎂鉻質(zhì)耐火磚的特殊破壞機理

　　雖然煉銅用鎂鉻質(zhì)耐火磚中的不同氧化物也在一定程度上可以影響材料的性能，從而異致材料的破壞，例如：氧化鉻、氧化鋁、氧化鋯等，但是煉銅用鎂鉻質(zhì)耐火磚的特殊破壞機理在于銅渣、鐵硅渣以及硫元素對材料的特殊破壞。首先，銅渣和銅熔體可以沿著鎂鉻磚的氣孔逐漸向內(nèi)部滲透，而進入內(nèi)部的爐渣和銅熔體填充在氣孔和裂紋中，引起爐襯被熱擊穿，并發(fā)生膨脹剝落。

　　其次對于鐵硅渣的特殊破壞來說，鎂鉻磚中的MgO和熔渣中FeO生成鎂鐵尖晶石固溶體，隨著磚體中SiO2含量的增加，鎂鐵固溶體逐漸被低熔點的鎂鐵橄欖石代替，方鎂石被鐵硅渣熔蝕，進而形成鎂鐵橄欖石、鎂橄欖石包裹主晶相鎂鉻尖晶石的結(jié)構(gòu);且鐵硅渣的黏度比較低，鎂鉻磚中滲透進入的鐵硅渣構(gòu)成連續(xù)的網(wǎng)狀，形成了變質(zhì)層，變質(zhì)層導(dǎo)致磚體的熱膨脹不同，在磚體內(nèi)形成裂紋并逐漸擴張導(dǎo)致磚體的剝落。而且SO2作磚體內(nèi)遷移時發(fā)生氧化反應(yīng)生成SO3，并與堿性氧化物生成低熔點的堿性金屬鹽類，反應(yīng)生成物的密度小而導(dǎo)致體積增加，從而加劇了熔渣的滲透與侵蝕。大多數(shù)的學(xué)者均認為鎂鉻磚破壞的主要原因是由于鐵硅渣引起的。

　　后對于硫元素的特殊破壞來說：

　　1、1500℃時，當(dāng)渣中硫含量較高時，SO2鎂鉻磚的遷移的過程中，存在一個硫酸鹽先生成后分解的過程，這一過程將造成磚體氣孔的擴大和結(jié)構(gòu)的疏松，加深轉(zhuǎn)爐銅渣對鎂鉻質(zhì)耐火材料的侵蝕：適量的CaO存在，可以吸收SO2氣體減少MgSO4的生成，而少量的MgSO4生成，在氣孔率較大時，引起的體積膨脹并不是以破壞磚體結(jié)構(gòu)，反而起到堵塞氣孔阻礙轉(zhuǎn)爐銅渣對鎂鉻質(zhì)耐火磚的進一步侵蝕的作用。

　　2、1300℃時，直接結(jié)合鎂鉻磚抗侵蝕能力于電熔半再結(jié)合鎂鉻磚，1500℃時，電熔半再結(jié)合鎂鉻磚的抗侵蝕能力較直接結(jié)合鎂鉻磚更為秀;

　　這些結(jié)果說明在銅轉(zhuǎn)爐的架設(shè)過程中耐火磚的選擇需要綜合考慮多方面的因素。對于一般的煉銅轉(zhuǎn)爐，由于工作溫度一般來說為1100~1300℃，此時選擇直接結(jié)合鎂鉻磚，由于SO2氣體的存在，選用CaO含量較大，氣孔率較高的直接結(jié)合鎂鉻磚較為適宜;而相對的，對于熔煉溫度較高的轉(zhuǎn)爐，宜采用自身性能較良的電熔半再結(jié)合鎂鉻磚成電熔再結(jié)合鎂鉻磚。