電石爐用耐火材料

　　電石爐在近幾年隨著技術(shù)裝備的升級，爐型也發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，到2014年年底，國內(nèi)已建成的40500千伏安密閉電石爐就有415臺，且在2014年國家也明確頒布《電石行業(yè)準入條件(2014年修訂)》(正式公告版)新建或改擴建電石生產(chǎn)裝置必須采用先進的密閉式電石爐，單臺爐容量不小于40000千伏安，建設(shè)總?cè)萘?一次性建成)要大于150000千伏安。在淘汰低產(chǎn)量高耗能爐型的同時更是為了促進行業(yè)的健康發(fā)展。

　　電石生產(chǎn)中爐門損壞的原因分析

　　電石爐爐門是出產(chǎn)品時的重要通道，爐門長期受到氧化、水分、硅鐵等侵蝕。在電石流出時爐門要承受電石液中的CaO、FeO、MgO等堿金屬的化學侵蝕，出爐后期電石爐內(nèi)壓力較小時，爐門下部有空氣進入，爐門部位還會受到一定的二氧化碳氧化，如果堵眼使用了含水的炮泥還會使的氧化侵蝕加劇反應，并且爐門還會受到出爐眼機的磨檫與沖擊的破壞。所以就造成了在電石液從爐門流出時導致爐門使用的耐火材料氧化、沖刷、侵蝕、變形而損壞。

　　電石爐用耐火材料介紹

　　電石爐用耐火材料隨著爐型裝備的升級而更新?lián)Q代，不過最終還是圍繞選用炭質(zhì)爐襯為主，經(jīng)過多年的發(fā)展到目前以有多種耐火材料的砌筑版本，從最初爐底用粘土磚→高鋁磚→預焙碳磚到現(xiàn)在廠家在爐底使用的高鋁磚→自焙碳磚→輕質(zhì)炭塊等耐火材料，而最常見的砌筑方法是爐底選用高鋁磚→自焙碳磚爐門選用氮化硅結(jié)合碳化硅磚，爐墻高鋁磚這種砌筑方法(見圖1)，在電石爐用耐火材料的整個體系中容易出現(xiàn)問題的部位當屬于爐底耐火材料和爐門部位耐火材料，如能維護好爐底及爐門耐火材料的使用，整個生產(chǎn)壽命將得到穩(wěn)定的延長。

　　電石爐爐底耐火材料損毀原因

　　①爐底硅鐵通過炭磚縫隙滲入爐底造成炭磚移位上浮形成穿底。

　　電石生產(chǎn)的主要原料有石灰石和炭材，而爐底生成硅鐵的原因大部分是因為石灰石中的雜質(zhì)包括含有Mgo、SiO2、Fe2O3、AL2O3等造成的，當爐料在電石爐內(nèi)反應生產(chǎn)碳化鈣的同時。

　　這些雜質(zhì)的反應不僅消耗電能和炭材，而且影響操作，破壞爐底，特別是Mgo在熔融區(qū)迅速還原成金屬鎂，使熔融區(qū)成為一個強烈的高溫還原區(qū)，而此時鎂蒸氣從這個熾熱的還原區(qū)域大量逸出時，其中一部分逸出的鎂蒸汽又再次與一氧化碳反應生成了氧化鎂放出強烈高溫，使局部硬殼遭到破壞，使帶有雜質(zhì)的液態(tài)電石通過炭磚縫隙侵蝕爐底,甚至使熔池損毀堵塞電石流出口。

　　實驗證明石灰中氧化鎂含量每增加1%，則功率發(fā)氣量將下降10～15L/kW·h。還有部分氧化鎂在熔融區(qū)與氮反應，生成的氮化鎂(Mg3N2)，使電石發(fā)粘，造成出爐困難，影響正常生產(chǎn)。

　　二氧化硅在電石爐中被炭材還原成硅，一部分在爐內(nèi)生成碳化硅，沉積于爐底，造成爐底升高。一部分與鐵反應生成硅鐵，硅鐵會損壞爐壁鐵殼，出爐時會損壞嘴和電石鍋等。

　　氧化鋁在電石爐內(nèi)不能全部還原成鋁，一部分混在電石里，降低了電石的質(zhì)量，而大部分成為粘度很大的爐渣，沉積于爐底，使爐底升高，嚴重時，爐眼位置上移，造成電爐操作條件惡化。

　　②爐底耐火材料的砌筑與施工

　　在礦熱爐的制作施工過程中，往往有一些重要的細節(jié)在施工中被忽視，有一些看似合理但實際不可取的施工方式一直在運用。

　　現(xiàn)在爐底所采用的自焙炭磚材料是在原有預焙碳磚有縫砌筑的基礎(chǔ)上做了改進，自焙碳磚所宣傳的是無縫砌筑，但實際砌筑的工藝是在自焙炭磚之間的砌筑面上刷道細縫糊,再擠緊砌縫,在整個爐底磚面上再澆搗一層低溫冷搗糊(與自焙炭磚為同種材質(zhì)) 。然后開爐時經(jīng)過烘爐和生產(chǎn)過程中的電熱焙燒,讓其中的揮發(fā)分被除去,當溫度達到2000 ℃以上時,無定型炭逐漸轉(zhuǎn)化為石墨晶體,自焙炭磚縫近乎消失,整個爐底一體化,上面的炭素搗料也同時石墨化,與炭磚層結(jié)合在一起。當這一系列過程進行順利時,電石生產(chǎn)中所產(chǎn)生的硅鐵就無法滲透進炭磚層下而是隨電石排出外。

　　但在實際過程中, 由于烘爐階段溫度一般不能達到2000 ℃以上,低溫炭素搗料及自焙炭磚的炭素石墨化很不充分,炭磚間的縫隙仍然存在,在開爐送電時,爐料中的石灰直接與炭素搗料層接觸, 高溫下發(fā)生反應,使其被嚴重破壞, 此時形成的硅鐵就會從炭磚縫滲透到炭磚下,造成爐底拾高,而且這種夾有硅鐵的磚縫不再隨炭素的石墨化而彌合消失 。

　　總  結(jié)

　　針對電石爐爐門磚，爐底炭磚易損壞，使用壽命短的問題，鄭州駒達新材料科技有限公司通過對30多家電石生產(chǎn)單位的礦熱爐進行問題分析和溝通，針對這兩個疑難問題目前已有完善的解決方案，若您的爐子也有出現(xiàn)以上問題或電石爐爐襯材料的相關(guān)問題，可直接聯(lián)系我。