镍铁矿热炉炉衬设计、耐火材料选择以炉衬砌筑施工的工艺方法.docx

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1、镇铁矿热炉炉衬设计、耐火材料选择以炉衬砌筑施工的工艺方法目录1 .前言12 .炉衬设计22. 1.概述22.2. 出铁口及出渣口设计22.3. 耐火材料选用32.4. 弹性层及膨胀缝设置43.炉衬砌筑施工43. 1.概述43.2. 施工前准备53.3.炉底耐火砖的砌筑63.4. 炉底碳砖的砌筑63.5. 炉底捣打料施工63.6.炉衬砖砌筑73.7.铁眼及渣眼砌筑84.砌筑施工总结及验收81 .前言矿热炉外形是一种圆柱形钢壳结构，内层砌筑不同材质的耐火材料是利用还原熔炼的原理从所要冶炼的矿物中提取所需的产品比如可以作为银铁产品的还原窑炉，根据变压器的容量来决定熔炼载荷及炉形的尺寸大小。是目前国内

2、比较常见的一种冶炼窑炉，在我国的内蒙古、青海、甘肃、宁夏地区有比较多使用此类炉型进行冶炼生产的厂家。随着RKEF技术的引进，国内银铁技术进步飞速，炉衬寿命从最初的不到6个月，到现在已经可以达到7年。笔者依据国内银铁行业近10多年来的发展经验，从设计、砌筑、耐火材料选择、冶炼渣型控制、操作运行维护方面的技术改进，将像铁炉衬寿命提高到10年，甚至更长时间也是可以实现的。因此种矿热炉的熔炼原理基本大同小异，所以不在一一分类介绍某种炉型的耐火材料砌筑方法，本文章主要描述矿热炉内衬耐火材料的砌筑施工工作的技术总结。2 .炉衬设计2.1.概述目前，红土银矿生产银铁主流是选用RKEF工艺，矿热炉一般为33M

3、VA以上大型电炉，RKEF工艺核心设备是矿热炉、回转窑，矿热炉设计首先要确定合理的参数：炉壳直径、炉壳高度、炉膛直径、炉膛深度、电极直径等（矩形电炉确定长度、宽度、高度），而这些参数的确定和炉衬参数的确定紧密相关。而依据国内10多年来银铁矿热炉运行的经验数据，一般来讲，炉底厚度2.02.2m、炉墙厚度1013m即可完全满足生产需要，可以实现炉衬稳定运行；国内一些厂家选用比此数据更深的炉底及更厚的炉墙，实际运行中并无明显优势，不能有效提高炉衬使用寿命。具体从以下方面设计，可以确定合适的炉衬方案。2.2.出铁口及出渣口设计铜水套渣、铁眼示意图如图1所示。出铁口、出渣口均使用铜水套，有利于生产过程中

4、的稳定运行及维修。出铁口深度1.5m、渣口深度13m左右，铁眼直径60mm、渣眼直径IOomm即能有效满足生产需求。出铁口个数34个,渣眼2个，渣眼、铁眼高度差600800mm,建议不小于600mm。高度差低于600mm,则生产中铁水极有可能出现从渣眼溢出的情况，会造成银的回收率降低，严重时可能导致出渣发生爆炸，安全隐患较大。常见炉型炉衬参数及炉衬寿命概况如表1所示。图1铁水套渣、铁眼示意图表1常见矿热炉炉型炉衬参数及炉衬寿命概况容量/MW炉型炉底厚度mm炉墙厚度mm铁口数小渣数/个渣铁口高度差mm炉衬寿命25.5圆形2600150022600早期6个月2年，目前可以达到3年4年33圆形260

5、0170022500时间短的6个月1.5年，目前可以达到4年5年33200072022800早期1.5年2年，目前已超过6年仍然正常36圆形2200130042750早期1年2年，目前已超过6年仍然正常60圆形2300150042750早期1年2年，目前已超过5年仍然正常722000100022800最长生产运行达7年2.3.耐火材料选用像铁水比重大、铁水温度较高、渗透性较强，早期使用碳砖或镁砖筑炉底,较短时间就会发生烧穿炉底情况。选用镁质捣打料整体打结无缝炉底，有效避免了铁水穿炉底情况发生，极大提高了炉衬寿命。炉墙渣线部位使用97、95镁玲，冶炼过程中可耐高温熔渣侵蚀，通过挂渣作业，可以稳定

6、炉衬整体结构。渣线以上部位，选用75高铝砖作保温层即可。镁质捣打料性能参数如表2所ZjO表2镁质捣打料性能参数表项目成分及指标典型值A12O3/%WO.50.48MgO/%8486Fe2O1/%3.0403.5SiO2/%W1O0.9CaO%28109体积密度nori6h92.95/(gcrn3)耐压强度1600七x3hN4042ZMPa1300工x3h1214线变化率1500r3h-2.5-2.4/%I300cC3h0.20.18F度组成/mm06组合特性陶瓷使用温度界限/、：!85C2. 4.弹性层及膨胀缝设置一般现在的大型银铁电炉直径17m以上，炉衬耐材重量超过2000t,生产时高温铁水

7、、炉渣、炉料重量大约12001600t,炉衬会承受很大的压力及耐材随温度升高逐渐增加的膨胀应力，因此，设计合理的弹性层以便平衡压力及膨胀应力，防止应力过大炉壳挤裂导致炉衬结构不稳定而降低炉衬寿命。通过理论计算及实际经验数据，大型电炉弹性层厚约30Omm左右较为合理。镑破炉衬开炉过程中，从常温升温到1600左右的高温状态会产生一定的膨胀，依据厂家提供的膨胀系数，破与破之间需留设Imm辅设膨胀纸，以便消除膨胀应力达到炉衬整体稳定的效果。3.炉衬砌筑施工3.1. 概述良好的设计是保证炉衬寿命的基础，而砌筑施工的质量是保证炉衬寿命的关键。施工是复杂、综合性工程，镁质耐材生产过程的质量保证，是炉衬质量保

8、证的前提条件；运输、施工过程务必做好防水，施工前所有耐材需要取样做理化指标及强度数据分析。3. 2.施工前准备炉体钢结构验收，按照设计图，测量炉壳直径、炉壳高度，标定炉心及中心线，确定渣、铁眼中心及位置，标定高度等数据。炉壳钢板厚度约30mm,焊接量大，各焊缝应UT检测符合设计要求，炉底、炉墙测温点开孔留设好以后,方可进行耐材砌筑施工。矿热炉炉衬耐火材料的砌筑施工工作一般是由耐火材料供货厂家整体承包，在开始砌筑前需要与业主方确认所砌筑矿热炉的炉型结构砌筑图纸、砌筑工作的范围、砌筑工作的工期，及验收标准，验收标准应按照工业炉砌筑工程施工及验收规范GB50211-2014和工业炉砌筑工程施工及检验

9、评定标准GB50309-2007执行。砌筑施工前要对进行砌筑的员工进行安全培训，施工人员进入施工现场应佩戴安全帽，高空作业要佩戴安全带，临边洞口应设置防护栏杆及挡板，施工现场危险区域要设置有安全标语、安全警示牌、安全标志等并张贴在明显醒目的位置砌筑施工前要对需要砌筑的耐火材料进行验收，需要注意的是对高铝破验收标准应按照GB/T2988-2012,炉底碳砖应按照YB/T2805-2006特别是要对所需使用产品的外形尺寸，高铝砖表面溶洞及裂纹的审查，做到杜绝一切不符合要求的产品进行使用砌筑。3. 3.炉底耐火砖的砌筑砌筑炉底时，要采取耐火破干法错缝砌筑，每层耐火砖的砌筑缝隙不能垂直相间，要错开缝隙

10、。先对炉底进行画线从直径中间向外干法砌筑，有的厂家要求同时安装炉底的测温管和接地线，并要求将接地线夹入砖缝中。砌筑时要把接地线露出炉底约30mm左右，接地线的主要作用是为了测量炉底温度的变化。炉底的每层耐火砖的砌筑方法都要从直径中间的点上开始并且都是纵向和横向的破列相互错缝，依次向上砌筑。3. 4.炉底碳砖的砌筑炉底炭砖在砌筑前应先取得在耐火材料生产厂进行预砌组装的图纸。耐火材料厂家提供预砌后的炭破应每块都做标记，并分层罗列。要求自培炭破的加工生产尺寸误差不得大于1mm,不然会出现层次不平。开始砌筑时要先从炉底直径的十字形中心点上放置第一块炭砖，然后测出炭破砌筑的层数与环砌耐火砖的层数后准确计

11、算出炉口炉眼砖的放置角度，并做标记。砌筑的炭破两块之间相距离应对等相同并使用碳素捣打料填充饱满并捣打夯实，捣打密度要大于17gcn3要把分层的炭砖纵向交错成50左右的锐角砌筑，每砌筑6块一检查，炭破列应保持平直，并应随时检查炭破之间的缝隙，炭破之间的缝隙要用千斤顶顶紧，砌筑后的炭破破缝要用塞尺检查，塞尺宽度应为30mm,厚度用等于被检查破缝的规定厚度，当用塞尺插入破缝的深度不超过IOOmm时，该破缝可认为合格，可继续下层的砌筑。炉底碳砖的砌筑至关重要，关系到整个炉底的运转，必须找专业的施工团队施工。4. 5.炉底捣打料施工向炉内投入捣打料，炉底镁质捣打料，应分层捣打，每层捣打料打实厚度约160

12、200mm。按照设计要求向炉内投入捣打料，下料后，用铁锹或钉耙扒平,再用铝合金长尺与水平仪找平,之后在平整后的捣打料上铺上彩条布（帆布）,彩条布将炉底捣打料全部盖住，平板振动器放在彩条布（帆布）上，各台作业的振动器要保持一定距离、平衡、对称。(I)振捣。启动振动器，振动器启动后，从外圈开始振动，从外向内(炉中心)一圈接一圈地进行捣打，后一圈要重叠前一圈三分之一，防止漏打。从炉壳内侧连续振动，直到炉中心视为一遍。一遍捣打完成后再从外向内重复捣打几遍,每一层捣打料用两台或多台振捣器同时捣打多遍。(2)钉耙“拉毛。每一层捣打结束，除去防尘彩条布(帆布)，用自制的钉耙按同一方向在捣打料层表面上拉毛，梳

13、理成沟，以利于增大上下相邻两层接触面积，形成无缝整体捣打炉底。打结质量。打实后的捣打料密度应该达到2.8gcm3以上。此时，振动器上下跳动，振幅较大，震动声音比前几遍响得多，这些现象表明，料层基本打实。打结质量检验方法：用直径4mm铁棍，例如4mm焊条插入深度不超过20mmo铁棍垂直力度5kgo(4)注意事项。往炉内加入捣打料时，应该将吨袋装的捣打料按几个方向均匀加到炉内，便于人工扒平捣打料，颗粒均匀投料。随时拣出塑料、丝袋、线绳，严禁炉渣、铁块等杂物混入料内。振动操作时，振动器要缓慢匀速前进，振动均衡、乎稳，保证打结强度。3. 6.炉衬砖砌筑(1)找出炉底中心，按炉衬内径尺寸划出内衬圆界限，

14、按内衬界限砌筑内衬镁破。内衬环破砌筑一定高度后，在镁砖外圈和炉壳间的弹性层填满捣打料即可(不需要捣紧)。(2)砌筑墙面的破用直型砖和锲型砖，环形的接缝用耐火粉填充并凿平。砌破时，应使用木锤或橡胶锤找正，不应使用铁锤，炉墙的合门砖应均匀分布在与铁口渣口夹角90。的两侧。(3)每层的最后一块合门破，如需切割加工，该龄至少大于原能宽度的二分之一，在该加工科的上面砖则必须保证是块整破。(4)每环破根据直径的不同，使用不同尺寸的锲形破，砌筑时应使每块砖的中心线指向圆心。(5)炉膛内衬渣线以上部位采用高铝砖和高错细粉填充。接缝厚度最大2mm,砖与炉壳间的弹性层用捣打料填充即可。3.7.铁眼及渣眼砌筑(1)

15、砌筑前检查出铁口和出渣口破是否完整。(2)预砌铁口、渣口破，对不合格的部位进行打磨修整。(3)出铁口及出渣口左右两边涂抹耐火泥浆的范围不使用胀缝纸，前后破要错缝、不得有贯通缝，破缝1mm.(4)出铁口和出渣口砖要用镁粉、水玻璃调制的耐火泥浆进行湿法砌筑，砌筑时由内向外，后砌筑的砖与先砌筑的砖要挤紧，砖缝要泥浆填充饱满、不得留有缝隙，防止铁水渗透。4.砌筑施工总结及验收矿热炉的砌筑施工应着重注意炉底碳砖和炉墙耐火砖的砌筑灰缝，在砌筑时耐火材料的材质应根据所冶炼产品的属性合理选择耐火材料的酸性、碱性及中性材料，要熟悉的掌握不同功率矿热炉的炉膛直径、电极直径及炉膛温度合理的分配材料材质比如银铁矿热炉炉衬耐火材料所使用的材质应为碱性金美质材料，硅铁、电石炉衬耐火材料的选材应选用中性偏酸性耐火材料砌筑，砌筑完以后的矿热炉需要在业主方、砌筑方、材料方和监理方四方共同验收下进行