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早期Zn揮發(fā)窯內(nèi)襯用的是硅磚，隨著冶煉過(guò)程中侵蝕作用的增強(qiáng)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)強(qiáng)度的提高，堿性磚漸漸被采用。在60世紀(jì)初，由于窯內(nèi)爐渣的嚴(yán)重腐蝕和摩擦，窯內(nèi)耐火材料一直采用鎂鉻耐火制品。經(jīng)過(guò)工藝的發(fā)展和技術(shù)的改進(jìn)，Zn揮發(fā)窯用的鎂鉻磚也發(fā)展成了很多種。概括如下：

普通鎂鉻磚

它主要由鉻礦石和鎂砂制成，含有大量的氧化鎂和雜質(zhì)，大約1550℃燒成。因?yàn)榫w的晶粒之間熔有硅酸鹽，生成低熔物，因此使這種耐火材料的燒結(jié)溫度也較低，導(dǎo)致磚抗沖刷性差而且抗熱震性較差。隨著有色金屬冶煉的技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境的苛刻程度的增加，已經(jīng)不在使用此種材料。

直接結(jié)合鎂鉻磚

是由高純鎂砂和雜質(zhì)較少的鉻礦組成，在1700℃以上的高溫條件下燒結(jié)。優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在晶粒之間直接接觸，溫度較高的情況下，鉻精礦晶粒與方鎂石接觸結(jié)合成固體物質(zhì)，并在Zn達(dá)到熔點(diǎn)的時(shí)候始終狀態(tài)不變，提高了抗侵蝕性和熱震穩(wěn)定性，性能優(yōu)于常規(guī)的鎂鉻磚。現(xiàn)在在部分廠，在Zn揮發(fā)窯上依舊在使用。

再結(jié)合鎂鉻磚

是通過(guò)電熔鎂鉻物料制作而成，或通過(guò)人工合成燒結(jié)而成鎂鉻材料，通過(guò)1750℃以上的溫度燒結(jié)而成。其特點(diǎn)是晶體晶粒之間為直接接觸并且尖晶石等組分布均勻，其熱震穩(wěn)定性和抗渣侵能力均非常優(yōu)良。

半再結(jié)合鎂鉻磚

是以鎂砂細(xì)粉、電熔鎂鉻砂、鉻精礦為主要原料，使用1700℃高溫?zé)傻逆V鉻磚。優(yōu)勢(shì)是晶粒之間大多是直接結(jié)合，抗剝落、耐高溫性高，且抵抗機(jī)械沖刷性也好。

熔鑄鎂鉻磚

工藝流程與平常的耐火制品不同，采用精鉻礦和鎂砂，再適當(dāng)加入添加劑，通過(guò)混料、制樣與素?zé)扑?，在?jīng)過(guò)電弧爐對(duì)物料進(jìn)行熔煉，放入模具中、退火、制作成原始磚，最終將原始磚再次加工，成型成所要的形狀。其特點(diǎn)是抗侵蝕性好、抗沖刷性能特別好，缺點(diǎn)是熱震穩(wěn)定性不好，只能達(dá)到6次以上。由于熔點(diǎn)低，渣量大，渣粘度低，滲透性強(qiáng)。

所以，在Zn揮發(fā)窯中應(yīng)用鑄鎂鉻磚，會(huì)導(dǎo)致侵蝕之后的變質(zhì)層變厚，溫度變高。在強(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)松散的情況下，結(jié)構(gòu)容易被破壞，出現(xiàn)剝落結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。

國(guó)外Zn揮發(fā)窯用耐火材料的發(fā)展

國(guó)外Zn揮發(fā)窯用耐火材料的發(fā)展從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，最先使用的耐火制品是鐵礦石磚耐火材料，此后國(guó)外很多Zn揮發(fā)窯用耐火材料都是以鐵礦石為原材料制備出來(lái)的，但這種材料的使用時(shí)間不夠長(zhǎng)，不耐高溫，需要經(jīng)常更換。后來(lái)隨著技術(shù)的革新，逐漸研制出了很多耐高溫、使用周期較長(zhǎng)的耐火材料，比如高鋁耐火材料、鎂鉻鐵磚耐火材料等。

01高鋁耐火材料

在國(guó)外，高鋁耐火材料是一種生產(chǎn)比較早的耐火材料，大約在1960年就有了，此材料中Al2O3超過(guò)45%，因此稱(chēng)為高鋁耐火制品。高鋁質(zhì)制品的耐火度比較高，同時(shí)也就有很高的高溫強(qiáng)度，軟化溫度也比較高。但由于受Zn揮發(fā)窯中含有堿性或酸性殘?jiān)挠绊懀咪X耐火材料中的Al2O3很容易和窯中的殘?jiān)l(fā)生反應(yīng)，使反應(yīng)層的密度變小，導(dǎo)致窯磚的體積膨脹，出現(xiàn)裂縫。一般高鋁耐火材料的使用時(shí)間不長(zhǎng)，最多能維持30天左右。

02鎂鉻鐵磚耐火材料

鎂鉻鐵磚耐火材料是20世紀(jì)末使用比較廣泛的一類(lèi)耐火材料，耐火磚內(nèi)的成分有MgO、CrO42-，這類(lèi)磚具有很強(qiáng)的耐磨性，具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性、高熱沖擊阻力和低水平的熱膨脹系數(shù)，使用壽命也比較高，一般能使用30-50天左右。

03其他耐火材料

由于鎂鉻鐵磚耐火材料中具有CrO42-離子，在煉磚的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生重金屬污染，目前已經(jīng)被禁止生產(chǎn)。取而代之的是無(wú)鉻磚的使用，比如鎂鈣磚耐火材料、鎂鈣鋯磚耐火材料、鎂鋁磚耐火材料，可以耐1400℃-2060℃的高溫，抗腐蝕能力較強(qiáng)，使用壽命也比較高，可達(dá)50-310天，鎂鈣磚耐火材料、鎂鈣鋯磚耐火材料、鎂鋁磚耐火材料等耐火材料從1990-2000年之間生產(chǎn)以來(lái)一直使用至今，目前仍在廣泛使用。隨著Zn揮發(fā)窯使用技術(shù)的提高，對(duì)提高窯用耐火材料的使用壽命研究還一直在進(jìn)行，最近幾年有一些文獻(xiàn)報(bào)道試圖從改善窯用耐火材料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)來(lái)改善耐火材料的穩(wěn)定性、耐磨能力和抗腐蝕能力，從而提高耐火材料的壽命。

不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，對(duì)Zn揮發(fā)窯用耐火材料研究的報(bào)道比較少，所用耐火材料的種類(lèi)也不是很多。從上述的綜述來(lái)看，我國(guó)和國(guó)外對(duì)Zn揮發(fā)窯用耐火材料的研究起點(diǎn)不太一樣，在最近的十多年里國(guó)內(nèi)外對(duì)Zn揮發(fā)窯用耐火材料的研究側(cè)重點(diǎn)也不太一樣。我國(guó)對(duì)Zn揮發(fā)窯用耐火材料的研究側(cè)重于應(yīng)用，對(duì)提高Zn揮發(fā)窯用耐火材料使用壽命方面?zhèn)戎赜诟纳聘G的結(jié)構(gòu)的研究比較多，國(guó)外則側(cè)重于改善窯用耐火材料的微觀結(jié)構(gòu)來(lái)提高耐火材料的性能。從另外一個(gè)角度來(lái)看，Zn揮發(fā)窯用耐火材料的使用國(guó)外比較注重環(huán)保，在國(guó)外，含鉻磚耐火材料的使用和研制已經(jīng)被禁止。