冶煉釩鈦磁鐵礦的高爐爐缸、爐底部位受到的侵蝕較普通鐵礦石輕。其壽命相對(duì)較長(zhǎng)。原因是：釩鈦磁鐵礦易形成釩鈦保護(hù)渣，對(duì)爐缸用耐火磚起到了很好的保護(hù)作用。一般認(rèn)為其作用機(jī)理是：釩鈦型的礦石在高溫下TiO：被還原為TiC、TiN或Ti(C、N)等高熔點(diǎn)的化合物，這些高熔點(diǎn)的化合物沿耐火制品的表面氣孔滲透到制品里面，沉積下來(lái)，堵塞了氣孔。形成了一層良好的保護(hù)層，因此達(dá)到很好的護(hù)爐效果。為了探討適宜于冶煉釩鈦礦石的高爐用耐材的需求，以進(jìn)一步提高高爐壽命．通過(guò)試驗(yàn)來(lái)評(píng)定不同材質(zhì)的耐火磚抵抗釩鈦渣性能的優(yōu)劣．為高爐爐缸、爐底用耐材的選擇提供可靠的依據(jù)。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1釩鈦高爐渣的化學(xué)成分：取高爐下渣，測(cè)量化學(xué)成分見(jiàn)表1：
1.2實(shí)驗(yàn)用耐材樣品指標(biāo)
選用生產(chǎn)的高爐用耐材系列的九種材質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其理化指標(biāo)測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2
1.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程
將上述九種材質(zhì)切割成100mm×l00mm×65mm的方塊。中心部位鉆孔φ55mm×40mm，孔底用鉆頭掃平。把試塊和渣樣分別在110℃溫度下，烘干2小時(shí)，準(zhǔn)確測(cè)量孔徑和深度尺寸，然后裝人100g釩鈦渣樣。在規(guī)定的三種溫度條件下：1450℃，保溫3小時(shí)：1500℃保溫3小時(shí)；1550℃。保溫3小時(shí)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每種材質(zhì)在每種溫度條件下各制各兩塊試樣，以驗(yàn)證結(jié)果的一致性。將裝有渣樣的試塊裝人電爐中。上、下兩層，中間用l0mm厚的剛玉條支起。快速升溫至規(guī)定的溫度，保溫3小時(shí)。冷卻后，沿孔中心切割。觀察斷面的侵蝕情況。并進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。
2結(jié)果分析
2.1致密粘土磚、超致密粘土磚
由于粘土質(zhì)耐火材料，其組成中含有較高的玻璃相，在1450℃、1500℃、1550℃的高溫下二者均出現(xiàn)高粘度的玻璃相，而且氣孔率低，結(jié)構(gòu)致密，尤其是超致密粘土磚，結(jié)構(gòu)更趨致密，配方設(shè)計(jì)科學(xué)合理，基質(zhì)中莫來(lái)石形成針狀的致密網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，渣液無(wú)法通過(guò)高粘度的玻璃相而滲透到氣孔中。只有跟界面材料的化學(xué)反應(yīng)和基質(zhì)的溶解等造成材料的蝕損。因而出現(xiàn)只有侵蝕無(wú)滲透且界面分明的結(jié)果。
2.2復(fù)合碳化硅磚
該材質(zhì)的顯氣孔率較低，結(jié)構(gòu)致密。SiC的開始氧化溫度約為820℃，約1100℃時(shí)，氧化速度加快，從而在其顆粒表面形成致密的SiO2保護(hù)層。復(fù)合碳化硅磚在制磚燒成和電爐實(shí)驗(yàn)中，由于存在上述反應(yīng)形成的SiO2保護(hù)層堵塞了氣孔，渣液無(wú)法滲透到制品中，只有跟材料界面化學(xué)反應(yīng)，造成該材料的侵蝕。
2.3 AL2O3—C磚：
僅有輕微的侵蝕現(xiàn)象，主要得益于AL2O3—C磚的顯氣孔率特別低(4.3％)和碳素材料的侵潤(rùn)性差,抗渣抗堿性能好的緣故。但由于石墨材料易于氧化,本實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)6～7mm的氧化層，造成結(jié)構(gòu)松動(dòng)，強(qiáng)度低。同時(shí)由于AL2O3—C磚抗鐵水熔蝕能力差,而且石墨的存在使得掛渣層難以與本體牢固地粘附在一塊，護(hù)爐作用難以發(fā)揮，因此AL2O3—C材料并不被看好。
2.4高鋁磚
本實(shí)驗(yàn)在1450℃和1500℃保溫3小時(shí)的條件下，高鋁磚表現(xiàn)出較好的抗侵蝕性和滲透性，但在1550℃。保溫3小時(shí)的條件下。其抗蝕性和滲透性大大惡化。這可能與高溫下鈦跟不同的礦物相反應(yīng)量大，造成基質(zhì)溶解，孔洞大，結(jié)構(gòu)松散以及高溫下形成的鈦的碳、氮化合物量少，保護(hù)效果差等因素有關(guān)。改性高鋁磚侵蝕和滲透比較嚴(yán)重，主要是渣與材料劇烈的化學(xué)反應(yīng)，形成鈦鐵礦鈦酸鋁，鈣長(zhǎng)石等低熔點(diǎn)的礦物逐漸溶解所致。
2.5剛玉莫來(lái)石磚
在三種溫度條件下表現(xiàn)出較好的抗侵蝕性。但存在滲透現(xiàn)象。主要是剛玉料純度高，剛玉晶體發(fā)育良好。具有良好的抗渣性。但由于制品的氣孔率相對(duì)較高，渣液容易沿氣孔滲透到制品里面。因而出現(xiàn)滲透現(xiàn)象。同時(shí)渣液中含有較多的雜質(zhì)離子與基質(zhì)中的莫來(lái)石發(fā)生反應(yīng)，使得莫來(lái)石相被溶解，生成含鉀、鈉的鈣長(zhǎng)石低熔物，因而存在一定程度的侵蝕。
2.6復(fù)合莫來(lái)石磚
開發(fā)的該項(xiàng)產(chǎn)品，由于具有十分致密的結(jié)構(gòu)，顯 氣孔率低，同時(shí)使用了添加物。對(duì)提高渣性和抗?jié)B透性起到了很好的作用。
2.7剛玉磚
由于剛玉材料的純度高，晶體發(fā)育好，因而具有很好的抗侵蝕性，但由于該制品的氣孔率相對(duì)較高，結(jié)構(gòu)不致密高溫下渣液容易鉆入氣孔中，出現(xiàn)滲透嚴(yán)重的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。因此剛玉磚不適宜于在冶煉釩鈦礦石的高爐上使用。
3 冶煉釩鈦磁鐵礦的高爐爐缸。爐底的選材分析：
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。冶煉礬鈦磁鐵礦的高爐爐底部位。實(shí)際溫度在1420℃左右，爐缸的渣液面溫度在1550℃左右或更高一點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，選用粘土磚作爐底用磚仍是可取的，粘土磚只存在侵蝕現(xiàn)象，進(jìn)一步提高材料的純度和致密程度對(duì)提高抗蝕性是非常有利的。超致密粘土磚在1450℃，3h的條件下，最大侵蝕速率僅0.8mm/h，滲 透速率為0而高鋁磚在該溫度條件下同樣為0.8mm/h，而滲透速率為2.0mm/h，因而超致密粘土磚作為爐底材料具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。爐缸部位渣液溫度高達(dá)1550℃以上，剛玉莫來(lái)石磚、復(fù)合莫來(lái)石磚、復(fù)合碳化硅磚都具有較好的抗侵蝕性和滲透性。剛玉莫石磚價(jià)格昂貴，抗渣性能并不比復(fù)合莫來(lái)石磚優(yōu)越；高鋁磚在1550℃靜態(tài)的條件下，侵蝕和滲透現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重剛玉磚由于氣孔率高，結(jié)構(gòu)不致密，滲透現(xiàn)象嚴(yán)重；AL2O3—C磚抗蝕性良好，但由于存在氧化現(xiàn)象，制品的結(jié)構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度低。抗渣性差，護(hù)爐效果差，也不可取。