铜冶炼炉用后的镁铬砖显微结构分析

赫亮亮王丽娜辽宁省产品质量监督检验院（110032）



铜冶炼炉用后的镁铬砖显微结构分析

赫亮亮王丽娜
辽宁省产品质量监督检验院（110032）

摘要:这里对铜冶炼炉用后的再结合镁铬砖进行显微结构分析。探讨了用后再结合镁铬砖的侵蚀机理：熔渣熔液的溶解和渗透，大量硫酸镁的生成是镁铬砖损毁的主要原因。

关键词:镁铬砖；侵蚀；显微结构

下面从显微结构上分析再结合镁铬砖的侵蚀机理。该砖的侵蚀机理主要是FeO-SiO2系熔液的溶解和渗透过程[1]。铜及其氧化物，即使渗入到砖的较深部位也不与耐火材料组分发生化学反应，只是填充于缝隙中。图1为残砖端面放大50倍的显微结构图片，从图片中可以看出反应层很薄，说明侵蚀速率很快。图2为铜与铜的氧化物大量渗入的显微结构图，主要沿基质中气孔或孔隙渗入，渗入深度较深，但砖体整体结构完好，颗粒边界清晰，证明铜及其氧化物与耐火材料反应程度不高。但是大量的铜及其氧化物的渗透改变了原砖的结构状态，温度波动时发生结构剥落，使耐火材料大面积损坏。

图1残砖端面显微结构图

图2渗透带显微结构图

铜渗透带结束以后,在砖的气孔及孔隙处，分布着大量的MgSO4，通过断口分析可清晰地观察到粒状的硫酸镁。硫酸镁在冷端富集的原因是由于铜冶炼的原料冰铜（CuS和FeS）氧化后生成SO3，SO3向砖的冷端迁移，与方镁石反应生成大量硫酸镁[2]。图3为粒状的硫酸镁。在形成过程中会带来400%的体积膨胀，如此大的体积膨胀将导致镁铬耐火材料的开裂和气孔孔径的增大，为炉渣、铜锍等转炉介质的进一步渗透提供了渠道。当砖温度升高时，MgSO4又分解形成细颗粒的MgO，破坏了砖体的致密结构。

图3　硫酸镁显微结构图

通过对铜冶炼炉用后再结合镁铬砖的显微结构分析，得出如下结论:

1）熔渣的快速溶解渗透，铜锍的大量渗入，硫酸镁的生成分解造成镁铬砖的蚀损，大大降低炉龄。

2）降低镁铬砖的气孔率，减小孔径，提高基质的结合程度,可以减少熔渣和SO3的浸入通道，从而提高镁铬砖的抗侵蚀能力[3]。

参考文献:

[1]陈肇友.炼铜、炼镍炉用耐火材料的选择与发展[M].北京:冶金工业版社,1998:416- 433.

[2]蒋明学,李勇,陈肇友.耐火论文选[C].北京:冶金工业版社, 1998:416- 433.

[3]于仁红,蒋明学,李勇.SO2/SO3气氛对镁铬耐火材料侵蚀机理的研究[J].耐火材料,2002.36（增刊）:27- 29.

有色重金属火法冶炼特点:有色重金属冶炼中所用矿石多为含铜、镍、铅、锌甚低的硫化物矿，因此冶炼中产生的气体和遇到的熔体都与钢铁工业有很大差异。其主要特定如下:炉气中含有大量SO2气体，熔体不仅有氧化物熔渣、金属熔体，还有硫化物熔体如冰铜（铜锍）。虽然冶炼温度比钢铁冶炼低，但这些熔体的熔化温度却比钢铁工业遇到的熔体低得多，而其流动性却很好，极易渗入耐火材料内；熔渣为FeO-SiO2渣系，且渣量大，因此渣的侵蚀也就严重。